硫基复合肥生产工艺

（2）用途： 磷酸是最重要的化工原料之一，用途非常广 泛，无论在工业生产，还是在发展农业、满足人民物质生活需 要、加强国防力量等方面都起着重要作用。我厂所产磷酸均供 本厂生产复合肥使用。
3.5磷酸生产工艺流程框图
磷矿石
输送机
粗颚破碎机 二级破碎机
矿浆贮槽
球磨机
反击破碎机
矿浆泵
萃取槽
消化槽
料浆泵
硫酸 石膏场
第二节
硫磺制酸装置生产过程
1、硫酸的性质及用途
硫酸，H2SO4,相对分子量为98.078。外观为无色透明油 状液体，常温下密度为1.8305g/cm3。硫酸是强酸，具有酸 的通性，但硫酸具有其特殊的性质。物理性质方面，有相 对密度大、沸点高、液面上水蒸气的平衡分压极低等性质；
化学性质方面，有氧化、脱水和磺化的性质。
干吸：
由干燥和两个吸收塔流出的酸分别注入各自的循环
槽。再用各自的酸泵将硫酸经板式换热器冷却后打入
各自的塔内进行干燥空气或吸收SO3。干燥和吸收循环 槽相互串酸并加适量的水，保持各自的酸浓。
锅炉： 锅炉给水是脱盐水经除氧器除氧后经省煤Ⅰ、省
煤Ⅱ与炉气换热产生的240ºC左右的水。在废热锅炉内
炉水与从焚硫炉来的高温气体换热产生中压饱和蒸汽 进入过热器。此饱和蒸汽在过热器Ⅰ内与转化四段出 来的气体换热进入过热Ⅱ再与一段出来的气体换热产 生中压过热蒸汽供汽机发电使用。
2、磷元素
是作物需要量仅次于氮的元素，是组成原生质、核 细胞的重要元素，磷能促进作物生长发育、开花结果， 籽实早熟丰满，提高籽实的产量和品质。在作物中磷占 作物干重的0.2％－1.1％ 。
3、钾元素
钾是作物生长发育的三要素之一，在作物中占干重的 1.5％左右。钾是许多酶的催化剂，它的存在可促进作物的 使之较快转化成蛋白质，同时可平衡氮、磷的多量吸收；钾 还能促进碳水化合物的生成，并加速同化产物向贮藏器官输 送；钾还能增强作物的保水抗旱能力，提高作物的抗倒伏和 抗病能力。
农业中广泛用于农业作物与经济作物的底肥与追肥。 钾是化肥三要素之一，它促进植物蛋白质和碳水化合 物的形成，增强抗倒伏能力，是提高农产品品质的关 键元素，具有平衡植物中氮磷和其他营养元素的作用。
4.2氯化钾转化的生产原理
氯化钾与硫酸反应生成硫酸氢钾，再加入磷酸后生 成混酸，具有强酸性，主要为复合肥车间生产复合肥 用。 热硫酸与氯化钾在反应槽内反应，生成硫酸氢钾与 氯化氢气体，此反应属微吸热反应。反应方程式如下： KCL＋H2SO4＝KHSO4＋HCL
转化： 由焚硫炉来的炉气经废热锅炉降温后再经过气体过 滤器进入转化器一段进行转化反应。一段出来的炉气 经过热器Ⅱ换热降温后进入转化二段继续进行转化反 应。二段出来的炉气经热热换热器与一次吸收回来的 炉气换热后进入三段进一步转化。三段出来的炉气经 冷热换热器与一吸回来的气体换热再经省煤器Ⅱ降温 进入第一吸收塔。在一吸塔内部分SO3气体被吸收，所 剩气体再经除沫器、冷热换热器、热热换热器进入四 段。四段出来的气体（绝大部分为SO3）经过热器Ⅰ、 省煤器Ⅰ降温后进入第二吸收塔进行第二次吸收，吸 收后尾气放空。
第三节
3.1磷矿简介
湿法磷酸生产过程
磷矿是制造磷化合物的初始原料。磷矿早在18世 纪末就被发现并开始研究，磷矿的工艺开采始于19世 纪中叶，我国磷矿石的产量仅次于美国、前苏联和摩 洛哥而居世界第四位，我国的磷矿资源主要集中在云 南、贵州、四川、湖北和湖南五省。
天然磷矿石，主要是磷灰石和磷块岩，磷矿的主 要化学成分是氟磷酸钙，其化学式通常写作Ca5F(PO4)3。
• 氨为无色恶臭味刺激性气体，大量吸入可出现呼吸道刺 激症状，氨水可致灼伤，吸入者应移至空气新鲜处，灼 伤者用大量水冲洗。熔点-77.7℃、沸点-33.35℃、闪 点:自然点651.22℃、相对密度：蒸汽0.6、爆炸极限： 下限16％、上限25％，氨式空气与氨混合物遇火能爆炸。
• 硫酸钾型化学合成喷浆造粒复合肥生产过程主要包括 硫磺制酸、湿法磷酸、氯化钾转化和复合肥生产四部 分。下面对这四个生产过程进行逐一介绍。
硫基复合肥生产工艺
山东聊城鲁西化工第五化肥有限公司
第一节
国内复合肥产品分类：
绪论
1.按造粒工艺：喷浆造粒、氨化转鼓造粒、团粒、高塔或低 塔造粒、钢带造粒等；2.按产品中养分配比：硫基、氯基、尿 基、硝基、硝硫基等；3.按肥料的功能：缓释肥、控释肥、根 系生态肥、生物菌肥、叶面肥、冲施肥等。五厂目前生产的复 合肥属于硫酸钾型化学合成喷浆造粒复合肥和团粒法复混肥两 种。五厂正在两套复混肥装置进行氨酸法技术改造，2月底即 可全部完成，3月初投入生产。
该流程大体可分为五部分，分别为：熔硫、焚硫、 转化、锅炉和干吸，下面将对其分别叙述。
熔硫： 经传送带将固体硫磺加入熔硫槽中熔化为液硫， 经液硫过滤器后流至液硫地槽，再用液硫泵打入液硫 过滤机。经过滤后的液硫进入澄清池进一步净化，然 后用粗硫泵打入精硫槽，以备焚硫工序使用。
焚硫： 用液硫泵将精硫槽内液体硫磺经磺枪呈雾状喷入 焚硫炉。在焚硫炉内液硫与干燥空气中的氧气燃烧生 成SO2炉气，同时放出大量的热。这些余热被锅炉吸收 利用产生中压蒸汽，供汽轮机发电。 空气经干燥塔净化、干燥后由鼓风机送至焚硫炉。 干燥塔内是用93%的硫酸与空气对流吸收空气中的 水份实现干燥、净化目的。
输送机 过滤机
磷酸贮槽
3.6磷酸生产过程简述 磷酸的生产过程包括原料工序和磷酸工序： 1、原料工序 各品位磷矿石经过一定配比后经板式输送机进入 粗颚破碎机、细颚破碎机、立式破碎机，破碎后经皮 带输送至球磨机，在球磨机头加入适量一次水，球磨 机产出的矿浆经振动筛筛分后流入矿浆贮槽，将矿浆 计量泵送至萃取槽。
1、氮元素
氮是农作物需要量最多的元素，是组成作物中蛋白 质、叶绿素、酶、核酸和维生素的主要成分。氮能使植 物枝壮叶茂。氮在作物的干物中占0.3％－0.5％。氮主 要是以铵态氮和硝态氮的形态被植物吸收，植物也可以 直接吸收有机氮，如尿素、氨基酸等。但各种不同的农 作物对氮的吸收形态不同，如水稻、甘薯、小麦、玉米 等作物均以铵态氮肥为好，而烟草施硝态氮肥可增加燃 烧性，施铵态氮肥可增加芳香油形成，增进烟草香味， 两者同时施用为宜。
硫磺分子量为32.066，常压下沸点为444.6ºC。硫 磺蒸汽呈黄色。常压下熔点为119ºC，在110-119ºC时 可有不同形态的固体与液体硫磺同时存在。硫磺着火 点为363ºC，易在空气中燃烧，火焰呈蓝色。硫磺粉 尘在空气中达到一定浓度会发生爆炸。硫磺不溶于水， 易溶于二硫化碳。
3、硫酸的生产原理
2、氢钾吸收 反应后生成的HCL气体首先进入石墨换热器、降膜 吸收塔进行冷却、吸收，经风机引入一吸塔、二吸塔、 三吸塔、四吸塔与淡盐酸进行逆流吸收，吸收后所剩 少量HCL气体经烟囱排空。
4.5氢钾车间主要工艺指标
硫磺燃烧生成二氧化硫，二氧化硫在催化 剂（五氧化二矾）的作用下与氧气反应生成三 氧化硫，三氧化硫被水吸收生成硫酸。化学反 应式如下： S+O2=SO2+Q 2SO2+O2=2SO3+Q SO3+H2O=H2SO4+Q
4、硫酸生产工艺流程框图 硫磺 熔硫槽 硫磺 液硫过滤机
尾气洗涤塔 二吸塔 三锅 转化器四段 板换 烟囱排空
⑸液相SO3
⑹成品酸浓
0.015—0.045g/ml
19.0～22.0％
第四节
氯化钾转化生产工艺过程
4.1氯化钾的化学分子式为KCl，分子量74.56，为 中性盐类，无毒、无腐蚀性，无爆炸性，易溶于水。 含K2O一般在61.0%左右。 工业主要用于制取其他钾盐，如氢氧化钾、碳酸钾、 硝酸钾、硫酸钾、氯酸钾，磷酸二氢钾，高猛酸钾等， 还广泛用于石油工业，橡胶工业和电镀工业，在医药 卫生上作利尿剂，代盐等 。
3.3磷酸的性质和用途
（1）磷酸的性质 磷酸是无色透明油状液体，无臭、味酸、易溶于水， 溶于乙醇。其酸性较硫酸，盐酸、硝酸等弱酸为强。 对皮肤有腐蚀性。对皮肤有腐蚀性。在湿空气中贮存， 会吸潮变稀。
磷酸的工业生产方法可分为两类。一类是热法生产，制得 的产品称为热法磷酸，磷酸的质量较好，通常用于制造工业磷 酸盐产品或食品级磷酸盐；另一类是湿法生产，产品称为湿法 磷酸，酸的质量较差，随使用磷矿不同，酸中含有较多杂质， 通常用于生产肥料。我厂采用的是湿法生产磷酸。
3.2磷矿质量的评价
（1）磷矿的品位： 磷矿的品位是指磷矿石中P2O5 的含量。我国现有磷 矿按品位的高低一般分为高品位矿（富矿），中品位 矿和低品位矿（贫矿）三类，富矿一般含P2O5在30％以 上，杂质含量少，中品位矿含P2O5在26％－30％之间， 含P2O5低于26％的叫贫矿。
（2）磷矿中有害杂质含量： 磷矿中有多种杂质，如铁、铝、镁、锰、矾、锶等 金属离子，但影响较大的通常是铁、铝、镁三种。其中 磷矿中的CaO含量（指CaO/P2O5比值）决定湿法磷酸生产 中硫酸消耗量。
光合作用，保持作物的生命活动；钾能促进作物对氮的吸收，
硫酸钾型复合肥主要由四大原料生产：硫磺、氯化钾、 磷矿石、液氨。其中硫磺是生产硫酸的主要原料；氯化钾 是生产硫酸氢钾的主要原料；磷矿石是生产磷酸的主要原
料；气氨与混酸反应生成料浆，经造粒干燥后生成复合肥。
用硫磺生产硫酸的工艺过程简单，而且没有废水和 废渣污染，是硫酸工业生产比较理想的原料。
2、磷酸工序 硫酸进入萃取槽与磷矿浆进行反应，反应后生成料浆 （磷酸溶液和难溶性的硫酸钙结晶），经料浆泵输送至 转台式过滤机，经三级过滤、洗涤，成品磷酸输送至成 品磷酸罐备用， 同时过滤出的磷石膏经石膏皮带输送至
石膏堆场。
3、主要工艺指标
⑴萃取率 ⑵矿浆细度 ⑶反应温度 ⑷液固比 ≥ 94.5% 通过－100目≥90％ 85—110℃ 2.0～3.0：1
• 氯化钾为无色或白色立方形结晶，进口氯化钾肥料有红 带白色、无臭、味咸，相对密度1.984，熔点770℃，易
溶于水，每100g水能溶解27.6g氯化钾（0℃时），微溶
于乙醇，不溶于浓盐酸、乙醚和丙酮。有吸湿性，易结 块。
• 天然磷矿石，主要是磷灰石和磷块岩，它们的主要化学 成分都是氟磷酸钙，其化学式通常写作Ca5F(PO4)3。磷 矿的品位是指磷矿中P2O5的含量。我国习惯上以P2O5的百 分含量计，我国现有磷矿按品位的高低一般分为高品位 矿（富矿），中品位矿和低品位矿（贫矿）三类，富矿 一般含P2O5在30％以上，杂质含量少，中品位矿含P2O5在 26％－30％之间，含P2O5低于26％的叫贫矿。
硫酸是最重要的化工原料之一，用途非常广泛，无论 在工业部门，还是在发展农业生产、满足人民物质生活需 要、加强国防力量，都起着重要作用。我厂的2套硫磺制 酸装置年产硫酸30万吨，全部供本厂生产硫基复合肥使用。 2、硫酸工业及原料 接触法制硫酸几乎是目前世界上硫酸工业的唯一方法， 按所用原料不同可分为硫铁矿制酸、冶炼烟气制酸、石膏 制酸、硫磺制酸。在不同国家由于本国硫资源的不同，生 产硫酸的原料路线有很大差异。相对而言，硫磺资源丰富， 制酸过程简单，且经济效益好，以硫磺为原料制酸占酸量 的绝大多数。我厂制酸原料即为硫磺。生产过程所产生的 中、高温位余热用于发电。
4.3氯化钾转化生产工艺过程方框图
氯化钾
皮带输送机 氯化钾料斗
硫酸
板式加热器
风机
冷却器
氢钾反应槽
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一吸塔
二吸塔
四吸塔
三吸塔
混酸地槽
混酸泵 混酸罐
磷酸
尾气放空
4.4氯化钾转化生产工艺过程简述
该流程大体可分为两部分：反应、吸收。
1、氢钾反应 氯化钾经皮带计量称计量，与加温后的热硫酸同 时进入氢钾转化槽反应，反应后的HCL气体去吸收系统， 硫酸氢钾溢流至混酸地槽与磷酸搅拌均匀后泵送至混 酸储罐备用。
澄清池
焚硫炉 第一废锅 气体过滤器
风机 干燥塔
98%酸去硫酸罐
98%循环槽
板换 93%循环槽
加水
空气
板换 93%酸去硫酸罐
一吸塔
四锅
换热器
转化器
低温过热器
5、硫酸生产工艺流程简述 我厂采用（3+1）二转二吸工艺流程。 该流程有五大特点： （1）最终转化率高。 （2）能够处理较高浓度的SO2气体。 （3）减少尾气中SO2排放量。 （4）所需换热面积较大。 （5）由于增加中间吸收塔和两台串联的换热器，故系 统阻力比一转一吸增加。