用磷酸加热生产粉状磷酸一铵
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一般纯的 MAP 是白色晶体，但原料磷酸的含 固量增加，以及 MAP 生产中溶解于酸中的杂质离 子 （A13+ 、Mg2+ 、Fe3+ 、K+ 、Na+ 、SiF62- 、SO42等） 参加反应，生成 M2 Fe6（SO4）（4 OH）1（2 M 为 K+ 、 Na+ 、NH4+）后，通常会使 MAP 的外观颜色变黄或偏
目前，红磷分公司磷铵厂 200 kt/a 的粉状 MAP 生产装置采用列管式石墨换热器加热磷酸，磷酸走 管程，低压蒸汽走壳程。列管式石墨换热器是由不 透性石墨加热管和管板粘结组成管束，放置于钢制 圆筒壳体内，两端封头用不透性石墨材料或其他防 腐蚀材料制成，分别用螺栓紧固。其主要参数为： 外形尺寸ϕ1 380 mm × 8 000 mm；换热面积 50 m2 ； 设计压力，壳程 0.6 MPa、管程 0.2 MPa；操作温 度，壳程 119 ℃、管程 78 ℃ ；总质量 2 500 kg。
2013 年
第28 卷第2 期
杨 雄 用加热磷酸生产粉状磷酸一铵
23
虽然磷酸原料的 w（P2O5）与 w（固） 变化不是很大，
但是在一定程度上对中和反应起到了促进作用。
表 1 磷酸温度与 P2O5、固体质量分数的关系
磷酸温度/℃
w（P2O5）/%
w（固）/%
加热前 加热后 加热前 加热后 加热前 加热后
色偏黄。当磷酸被加热后，温度升高，中和反应加
了分析，得出以下结论： 1） 通过加热磷酸，使中和反应放出的热量增
加，有效提高了水分的蒸发量，最终能保证产品养 分中水分达标。
2） 加热磷酸，提高了中和反应温度，提高了 反应速率，提高了料浆的流动性，减少了用蒸汽吹 扫管式反应器的次数。
3） 用加热磷酸生产，对产品养分的控制和颜 色的保证有一定作用。
磷酸经加热后，其温度与质量分数以及含固量 的关系见表 1。通过表1不难看出，随着磷酸温度的 升高，w（P2O）5 有升高趋势，w（固） 出现下降趋势。
［收稿日期］ 2012－08－21； ［修回日期］ 2012－09－21 ［作者简介］ 杨 雄（1988-），男，回族，云南开远人，助理工程 师，磷铵生产技术员。E-mail：271656330@qq.com
＞5.6 ~ 6 (Fe,Al)NH4(HPO4)·2 0.5H2O、 (Fe,Al)Mg(NH4)2(HPO4)·2 F3
＞6
(Fe,Al)2NH4(PO4)2OH·2H2O、(Fe,Al)(NH4)2H2
(PO4)·2 F·n H2O
红 磷 分 公 司 的 MAP 料 浆 以 中 和 度 n（NH3）/ n（H3PO4）=1.0 来统计。pH 一般为 4 左右，生产的磷 铵中所含的 Fe3+、Al3+盐类物质较多，导致产品颜
［关键词］ 磷酸一铵；磷酸加热；中和反应；产品养分；产品颜色 ［中图分类号］ TQ126.3+5 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 1007－6220 （2013） 02－0022 － 03
Production of powder MAP by heating phosphoric acid
YANG Xiong
2） 提高中和反应速度。一般来说，缩短磷 酸与氨的反应时间可以缓解因磷酸中含固量的增加
对产品质量的影响。直接使用温度较高的磷酸，减 少过程中因磷酸储存调整浓度导致的磷酸温度降低
以及磷酸在加热后酸质发生变化等环节，效果最 好，无论是预中和工艺还是管反工艺都可满足制造 要求。目前，使用加热磷酸后，反应器料浆温度升
＞2.3 ~ 3.5
(Fe,Al)NH4HPO4F2
＞3.5 ~ 4.3
(Fe,Al)3NH4H8(PO4)·6 6 H2O、(Fe,Al)NH4(HPO4)·2
0.5H2O、(Fe,Al)Mg(NH4)2(HPO4)·2 F3
＞4.3 ~ 5.6 (Fe,Al)NH4(HPO4)·2 0.5H2O、(Fe,Al)Mg(NH4)2(HPO4)·2 F3
磷酸温 度/℃
表 2 磷酸温度与蒸发水量的关系
蒸发水 蒸发水量 磷酸温 蒸发水
量①/kg 占料浆/% 度/℃
量①/kg
蒸发水量 占料浆/%
50
2.08
80
80
2.39
92
60
2.19
84
90
2.49
96
70
2.29
88
注：①以 1 kg NH3蒸发的水量计。
由表 2 可知，在生产条件不变的情况下，磷酸 温度每提高 10 ℃，水分蒸发量将增加 0.1 kg。一 般情况下，成品的水分控制主要在于中和反应和喷 雾干燥两个过程中水分的蒸发量。以提高反应放出 的热量来控制产品水分是一个非常有效的措施。
在实际生产中，长时间生产管式反应器喷头依然容 易堵塞，喷雾效果变差。为解决这一问题，目前多
采用蒸汽吹扫管式反应器。 3 磷酸加热对 MAP 成品养分和外观的影响 3.1 对 MAP 养分的影响
湿法磷酸在送往磷铵装置过程中会发生散热， 温度下降，如果磷铵装置备有磷酸贮槽，磷酸温度 下降得更多。湿法磷酸是饱和溶液，随着温度的降 低会产生析晶现象，固含量急剧上升，使直接进入 管式反应器反应得到的 MAP 中有效磷 、水溶磷、 氮含量下降和水分上升，从而使成品养分不合格。 并且由于成品 MAP 水分过高，在包装、运输、储 存过程中很容易出现结块现象。所以，要根据所生 产成品的养分标准来配制适合浓度的磷酸。针对红 磷分公司该套装置目前生产 w（总养分） 60%的成品 MAP（w（P2O5）≥49% 、 w（N）≥9% 、 w（H2O）≤ 2%），由于原料磷酸使用的是含固量较高的酸泥 （w（P2O5） 42% ~ 43%、w（固） 12%~15%），成品养 分含量很难控制在指标内。来自湿法磷酸装置的磷 酸温度一般为 50 ~ 60 ℃，都先将其储存在酸槽 中，酸温会逐渐下降，并会造成含固量慢慢升高； 另外原料磷酸在配制过程中适当加入了洗涤液，使 得磷酸含水量升高。为此，红磷分公司通过加热配 制适合的磷酸浓度来解决这一问题。本装置磷酸配 比情况见表 3。
content in product；product color
云南云天化国际红磷分公司磷铵厂 200 kt/a 的 粉状磷酸一铵 （MAP） 生产装置由 2 套 100 kt/a 的 相同装置组成，于 2012 年 5 月建成投产。目前，此 装置主要采用传统法进行生产。磷酸一铵料浆干燥 是最重要的环节，料浆中的水分主要是被中和反应 所放出的热量和在喷雾干燥中蒸发，目前用传统的 工艺难以控制成品水分的合格率，所以加热原料磷 酸是解决此问题的一个办法。 1 磷酸加热工艺流程与加热设备 1.1 磷酸加热的工艺流程 （见图 1）
表 4 不同 pH 值下磷铵中和料浆中的沉淀物
4 总结
pH
沉淀物
对加热原料磷酸后生产粉状 MAP 的影响进行
1.0 ~ 1.6
(Fe,Al)3NH4H8(PO4)·6 6 H2O
＞1.6 ~ 2.2
(Fe,Al)NH4(HPO4)·2 H2O
＞2.2 ~ 2.3
(Fe,Al)NH4(HPO4)·2 0.5H2O
图 1 红磷分公司磷酸加热流程
在 配 酸 槽 中 配 制 生 产 所 需 的 磷 酸 （w（P2O5） 43% ~ 45%） 后，磷酸经过石墨换热器管程与通过 壳程 （压力 0.45 ~ 0.5 MPa、温度 150 ℃左右） 的低 压蒸汽进行换热后返回配酸槽，待温度达到 80 ~ 90 ℃时送管式反应器进行喷浆反应。 1.2 磷酸加热设备
表 3 红磷分公司磷酸-铵装置磷酸配比
w（P2O5）/ % 相对密度 w（固）/% w（P2O5）/ % 相对密度 w（固）/%
42.68
1.60
10.76
43.51
1.62
Fra Baidu bibliotek
10.57
43.78
1.63
10.22
44.13
1.63
7.97
44.37
1.64
8.29
通过加热制得不同酸浓的磷酸后，再将磷酸加 热到 80 ～ 90 ℃进行生产，加热后的磷酸 P2O5 及 固 体质量分数会发生一定变化 （见表 1），并且提高 了管式反应器中料浆水分蒸发量 （见表 2），以致 降低产品水分含量，成品养分各项指标才能满足要 求。磷酸被加热后，通常固体溶解度会随着温度的 升高而增加，磷酸中含有的固体杂质和一些化合物 盐类会溶解，一小部分水分也会蒸发掉，最主要的 还是中和反应过程中放出的大量热量，能够蒸发更 多的水分，以达到控制成品水分的效果。 3.2 对 MAP 外观的影响
（Honglin Branch Company，Yunnan Yuntianhua International Chemical Co., Ltd，Kaiyuan，Yunnan 661600，China）
Abstract：The material phosphoric acid is heated by low pressure steam for the powder MAP production of Honglin Branch Company，the process and equipment of heating phosphoric are introduced，the effects of heating phosphoric acid on neutralization reaction and product are analyzed. The practice shows that heating phosphoric acid can improve the rate of evaporation，reaction temperature and slurry fluidity，and has some role in controlling nutrient content and color of product. Key words： monoammonium phosphate （MAP）； heating phosphoric acid； neutralization reaction； nutrient
2013 年
24
磷肥与复肥
第28 卷第2 期
灰黑。为解决这一问题，生产中往往采用提高 pH 以 pH 值会有所升高。根据 pH 值与料浆沉淀物的关
值来控制总养分。在湿法磷酸氨化过程中不同 pH 系，生成的沉淀物会减少，其中的 Fe3+、Al3+也会
值下形成的沉淀物会有所差异。其关系见表 4 。 ［1］ 有所下降，从而使成品外观颜色能得到保证。
高，反应速度加快。 3） 提高反应料浆流动性。反应料浆流动性
主要与料浆黏度有关，黏度越大，流动性越差，容 易堵塞管式反应器喷头，塔壁挂料严重。影响料浆 黏度的因素很多，其中有温度、含固量等。通常在
管式反应器内，温度升高，其中的固形物溶解度增 加，从而使料浆含固量降低，黏度降低。
所以，随着磷酸温度升高，中和反应放出的热 量增加，料浆温度升高，流动性就越好，喷雾效果 也随之越好，生成的粉状磷酸一铵大小均匀。但是
总之，在生产粉状 MAP 的过程中，加热原料 磷酸是保证生产合格粉状 MAP 的一个有效措施。
［参考文献］
快，但在反应中料浆水分蒸发量也会增大，使得料 浆中水分减少，导致电离出来的 H+离子减少，所
［1］ 国家医药管理局上海医药设计院. 化工工艺设计手册（二） ［M］.北京：化学工业出版社，1994.
52
80
44.13
44.25
7.97
7.34
55
85
43.78
44.02
10.22
9.87
57
87
44.37
44.56
7.29
6.77
2 磷酸加热对中和反应的影响 1） 放出热量增加。在管式反应器中，磷酸
与气氨生成磷酸一铵和磷酸二铵的反应是放热反
应，在磷酸温度升高后，带入系统的热量增加，水 的蒸发量随之增大。本装置磷酸温度与蒸发水量的 关系见表 2。
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◆磷酸 磷铵◆
磷肥与复肥
Phosphate ＆ Compound Fertilizer
用加热磷酸生产粉状磷酸一铵
杨雄
（云南云天化国际化工有限公司 红磷分公司，云南 开远 661600）
2013 年 3 月 第28 卷第2 期
［摘 要］ 红磷分公司磷铵厂采用低压蒸汽加热原料磷酸生产粉状磷酸一铵，介绍磷酸加热工艺流程及设备， 分析了磷酸加热对中和反应及产品的影响。实践表明：磷酸加热可有效提高水分蒸发量、反应温度及料浆流动性， 对控制产品养分和保证产品颜色也有一定作用。
目前，红磷分公司磷铵厂 200 kt/a 的粉状 MAP 生产装置采用列管式石墨换热器加热磷酸，磷酸走 管程，低压蒸汽走壳程。列管式石墨换热器是由不 透性石墨加热管和管板粘结组成管束，放置于钢制 圆筒壳体内，两端封头用不透性石墨材料或其他防 腐蚀材料制成，分别用螺栓紧固。其主要参数为： 外形尺寸ϕ1 380 mm × 8 000 mm；换热面积 50 m2 ； 设计压力，壳程 0.6 MPa、管程 0.2 MPa；操作温 度，壳程 119 ℃、管程 78 ℃ ；总质量 2 500 kg。
2013 年
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杨 雄 用加热磷酸生产粉状磷酸一铵
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虽然磷酸原料的 w（P2O5）与 w（固） 变化不是很大，
但是在一定程度上对中和反应起到了促进作用。
表 1 磷酸温度与 P2O5、固体质量分数的关系
磷酸温度/℃
w（P2O5）/%
w（固）/%
加热前 加热后 加热前 加热后 加热前 加热后
色偏黄。当磷酸被加热后，温度升高，中和反应加
了分析，得出以下结论： 1） 通过加热磷酸，使中和反应放出的热量增
加，有效提高了水分的蒸发量，最终能保证产品养 分中水分达标。
2） 加热磷酸，提高了中和反应温度，提高了 反应速率，提高了料浆的流动性，减少了用蒸汽吹 扫管式反应器的次数。
3） 用加热磷酸生产，对产品养分的控制和颜 色的保证有一定作用。
磷酸经加热后，其温度与质量分数以及含固量 的关系见表 1。通过表1不难看出，随着磷酸温度的 升高，w（P2O）5 有升高趋势，w（固） 出现下降趋势。
［收稿日期］ 2012－08－21； ［修回日期］ 2012－09－21 ［作者简介］ 杨 雄（1988-），男，回族，云南开远人，助理工程 师，磷铵生产技术员。E-mail：271656330@qq.com
＞5.6 ~ 6 (Fe,Al)NH4(HPO4)·2 0.5H2O、 (Fe,Al)Mg(NH4)2(HPO4)·2 F3
＞6
(Fe,Al)2NH4(PO4)2OH·2H2O、(Fe,Al)(NH4)2H2
(PO4)·2 F·n H2O
红 磷 分 公 司 的 MAP 料 浆 以 中 和 度 n（NH3）/ n（H3PO4）=1.0 来统计。pH 一般为 4 左右，生产的磷 铵中所含的 Fe3+、Al3+盐类物质较多，导致产品颜
［关键词］ 磷酸一铵；磷酸加热；中和反应；产品养分；产品颜色 ［中图分类号］ TQ126.3+5 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 1007－6220 （2013） 02－0022 － 03
Production of powder MAP by heating phosphoric acid
YANG Xiong
2） 提高中和反应速度。一般来说，缩短磷 酸与氨的反应时间可以缓解因磷酸中含固量的增加
对产品质量的影响。直接使用温度较高的磷酸，减 少过程中因磷酸储存调整浓度导致的磷酸温度降低
以及磷酸在加热后酸质发生变化等环节，效果最 好，无论是预中和工艺还是管反工艺都可满足制造 要求。目前，使用加热磷酸后，反应器料浆温度升
＞2.3 ~ 3.5
(Fe,Al)NH4HPO4F2
＞3.5 ~ 4.3
(Fe,Al)3NH4H8(PO4)·6 6 H2O、(Fe,Al)NH4(HPO4)·2
0.5H2O、(Fe,Al)Mg(NH4)2(HPO4)·2 F3
＞4.3 ~ 5.6 (Fe,Al)NH4(HPO4)·2 0.5H2O、(Fe,Al)Mg(NH4)2(HPO4)·2 F3
磷酸温 度/℃
表 2 磷酸温度与蒸发水量的关系
蒸发水 蒸发水量 磷酸温 蒸发水
量①/kg 占料浆/% 度/℃
量①/kg
蒸发水量 占料浆/%
50
2.08
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注：①以 1 kg NH3蒸发的水量计。
由表 2 可知，在生产条件不变的情况下，磷酸 温度每提高 10 ℃，水分蒸发量将增加 0.1 kg。一 般情况下，成品的水分控制主要在于中和反应和喷 雾干燥两个过程中水分的蒸发量。以提高反应放出 的热量来控制产品水分是一个非常有效的措施。
在实际生产中，长时间生产管式反应器喷头依然容 易堵塞，喷雾效果变差。为解决这一问题，目前多
采用蒸汽吹扫管式反应器。 3 磷酸加热对 MAP 成品养分和外观的影响 3.1 对 MAP 养分的影响
湿法磷酸在送往磷铵装置过程中会发生散热， 温度下降，如果磷铵装置备有磷酸贮槽，磷酸温度 下降得更多。湿法磷酸是饱和溶液，随着温度的降 低会产生析晶现象，固含量急剧上升，使直接进入 管式反应器反应得到的 MAP 中有效磷 、水溶磷、 氮含量下降和水分上升，从而使成品养分不合格。 并且由于成品 MAP 水分过高，在包装、运输、储 存过程中很容易出现结块现象。所以，要根据所生 产成品的养分标准来配制适合浓度的磷酸。针对红 磷分公司该套装置目前生产 w（总养分） 60%的成品 MAP（w（P2O5）≥49% 、 w（N）≥9% 、 w（H2O）≤ 2%），由于原料磷酸使用的是含固量较高的酸泥 （w（P2O5） 42% ~ 43%、w（固） 12%~15%），成品养 分含量很难控制在指标内。来自湿法磷酸装置的磷 酸温度一般为 50 ~ 60 ℃，都先将其储存在酸槽 中，酸温会逐渐下降，并会造成含固量慢慢升高； 另外原料磷酸在配制过程中适当加入了洗涤液，使 得磷酸含水量升高。为此，红磷分公司通过加热配 制适合的磷酸浓度来解决这一问题。本装置磷酸配 比情况见表 3。
content in product；product color
云南云天化国际红磷分公司磷铵厂 200 kt/a 的 粉状磷酸一铵 （MAP） 生产装置由 2 套 100 kt/a 的 相同装置组成，于 2012 年 5 月建成投产。目前，此 装置主要采用传统法进行生产。磷酸一铵料浆干燥 是最重要的环节，料浆中的水分主要是被中和反应 所放出的热量和在喷雾干燥中蒸发，目前用传统的 工艺难以控制成品水分的合格率，所以加热原料磷 酸是解决此问题的一个办法。 1 磷酸加热工艺流程与加热设备 1.1 磷酸加热的工艺流程 （见图 1）
表 4 不同 pH 值下磷铵中和料浆中的沉淀物
4 总结
pH
沉淀物
对加热原料磷酸后生产粉状 MAP 的影响进行
1.0 ~ 1.6
(Fe,Al)3NH4H8(PO4)·6 6 H2O
＞1.6 ~ 2.2
(Fe,Al)NH4(HPO4)·2 H2O
＞2.2 ~ 2.3
(Fe,Al)NH4(HPO4)·2 0.5H2O
图 1 红磷分公司磷酸加热流程
在 配 酸 槽 中 配 制 生 产 所 需 的 磷 酸 （w（P2O5） 43% ~ 45%） 后，磷酸经过石墨换热器管程与通过 壳程 （压力 0.45 ~ 0.5 MPa、温度 150 ℃左右） 的低 压蒸汽进行换热后返回配酸槽，待温度达到 80 ~ 90 ℃时送管式反应器进行喷浆反应。 1.2 磷酸加热设备
表 3 红磷分公司磷酸-铵装置磷酸配比
w（P2O5）/ % 相对密度 w（固）/% w（P2O5）/ % 相对密度 w（固）/%
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通过加热制得不同酸浓的磷酸后，再将磷酸加 热到 80 ～ 90 ℃进行生产，加热后的磷酸 P2O5 及 固 体质量分数会发生一定变化 （见表 1），并且提高 了管式反应器中料浆水分蒸发量 （见表 2），以致 降低产品水分含量，成品养分各项指标才能满足要 求。磷酸被加热后，通常固体溶解度会随着温度的 升高而增加，磷酸中含有的固体杂质和一些化合物 盐类会溶解，一小部分水分也会蒸发掉，最主要的 还是中和反应过程中放出的大量热量，能够蒸发更 多的水分，以达到控制成品水分的效果。 3.2 对 MAP 外观的影响
（Honglin Branch Company，Yunnan Yuntianhua International Chemical Co., Ltd，Kaiyuan，Yunnan 661600，China）
Abstract：The material phosphoric acid is heated by low pressure steam for the powder MAP production of Honglin Branch Company，the process and equipment of heating phosphoric are introduced，the effects of heating phosphoric acid on neutralization reaction and product are analyzed. The practice shows that heating phosphoric acid can improve the rate of evaporation，reaction temperature and slurry fluidity，and has some role in controlling nutrient content and color of product. Key words： monoammonium phosphate （MAP）； heating phosphoric acid； neutralization reaction； nutrient
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灰黑。为解决这一问题，生产中往往采用提高 pH 以 pH 值会有所升高。根据 pH 值与料浆沉淀物的关
值来控制总养分。在湿法磷酸氨化过程中不同 pH 系，生成的沉淀物会减少，其中的 Fe3+、Al3+也会
值下形成的沉淀物会有所差异。其关系见表 4 。 ［1］ 有所下降，从而使成品外观颜色能得到保证。
高，反应速度加快。 3） 提高反应料浆流动性。反应料浆流动性
主要与料浆黏度有关，黏度越大，流动性越差，容 易堵塞管式反应器喷头，塔壁挂料严重。影响料浆 黏度的因素很多，其中有温度、含固量等。通常在
管式反应器内，温度升高，其中的固形物溶解度增 加，从而使料浆含固量降低，黏度降低。
所以，随着磷酸温度升高，中和反应放出的热 量增加，料浆温度升高，流动性就越好，喷雾效果 也随之越好，生成的粉状磷酸一铵大小均匀。但是
总之，在生产粉状 MAP 的过程中，加热原料 磷酸是保证生产合格粉状 MAP 的一个有效措施。
［参考文献］
快，但在反应中料浆水分蒸发量也会增大，使得料 浆中水分减少，导致电离出来的 H+离子减少，所
［1］ 国家医药管理局上海医药设计院. 化工工艺设计手册（二） ［M］.北京：化学工业出版社，1994.
52
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44.13
44.25
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2 磷酸加热对中和反应的影响 1） 放出热量增加。在管式反应器中，磷酸
与气氨生成磷酸一铵和磷酸二铵的反应是放热反
应，在磷酸温度升高后，带入系统的热量增加，水 的蒸发量随之增大。本装置磷酸温度与蒸发水量的 关系见表 2。
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◆磷酸 磷铵◆
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用加热磷酸生产粉状磷酸一铵
杨雄
（云南云天化国际化工有限公司 红磷分公司，云南 开远 661600）
2013 年 3 月 第28 卷第2 期
［摘 要］ 红磷分公司磷铵厂采用低压蒸汽加热原料磷酸生产粉状磷酸一铵，介绍磷酸加热工艺流程及设备， 分析了磷酸加热对中和反应及产品的影响。实践表明：磷酸加热可有效提高水分蒸发量、反应温度及料浆流动性， 对控制产品养分和保证产品颜色也有一定作用。