溼法磷酸直接生產工業級磷酸一銨的方法
2024-01-18 08:47:15 1
專利名稱：溼法磷酸直接生產工業級磷酸一銨的方法
技術領域：
本發明創造涉及磷的化合物，具體來說，涉及磷酸及磷酸鹽。
背景技術：
傳統的工業級磷酸一銨生產方法是採用熱法酸中和的生產工藝。但由於黃磷生產成本較高，導致熱法酸生產成本高，用熱法磷酸生產工業級磷酸一銨，當然成本也很高。為了降低工業級磷酸一銨的生產成本，人們自然會想到廉價的溼法磷酸。目前已經有一些以溼法磷酸為原料的技術申請了中國專利，例如四川龍蟒集團有限責任公司申請的 01107220. 2號《一種飼料級、工業級和技術級磷酸一銨生產方法》、中化重慶涪陵化工有限公司申請的ZL00710092904. 1號《用溼法磷酸製備工業級磷酸、食品級磷酸和工業磷酸一銨的方法》、湖北祥雲(集團)化工股份有限公司申請的ZL200810196872. 4號《溼法磷酸連續生產工業級磷酸一銨的工藝》、廣西明利集團有限公司申請的201010191938. 8號《用溼法磷酸生產工業級磷酸一銨的方法》、馬健與李慶申請的201010552501. 2號《溼法磷酸生產工業、農用級磷酸一銨及磷酸銨鎂的方法》等。這些專利申請件均有其特點，但能否工業化應用尚需研究。
發明內容
本發明的目的在於提供一種溼法磷酸直接生產工業級磷酸一銨的方法，替代淨化磷酸或熱法酸生產工藝，並能夠工業化應用，真正降低生產成本。發明人提供的溼法磷酸直接生產工業級磷酸一銨的方法包括
(1)中和工序
在攪拌狀態下，向中和槽加入溼法磷酸，再加入洗水，逐漸通入液氨中和至溶液的PH 值為8-9 ；接著趁熱將中和液放入過濾機中過濾，濾液送入淨化工序，同時用稀洗液洗滌濾渣降低其中磷、氮含量，之後排除殘渣，洗液抽入洗水池儲存備用；中和工序主要作用是生成磷酸銨鹽溶液，同時除去溼法磷酸中的鋁、鎂、鈣、硫酸根、鐵、銅、鎘、鎳等雜質；
(2)淨化工序
淨化工序包括一次過濾和高溫淨化兩個過程，一次過濾是用蒸汽加熱、保持中和液溫度，防止溶液在冷卻結晶的條件下進行過濾，一次過濾液的透明度在600-800Im為合格；然後將一次濾液抽入淨化槽中，在攪拌下加入工業磷酸至溶液的PH為7，再滴入硫化銨和硝酸鉛至溶液呈黑色，取樣檢驗，合格後，再將黑色溶液放入過濾機中過濾，當過濾機濾渣滿時，用水洗滌，然後排渣；洗液併入一次洗液池中待用；
高溫淨化是將一次過濾液抽入攪拌罐中，用工業磷酸調整溶液的PH值為7 ；在攪拌狀態下加入硫化銨水溶液，再用蒸汽加熱、保溫攪拌，以除去溶液中的鐵、銅、鋅、鎘等可硫化金屬的硫酸鹽類；又在除鐵後的高淨液中加入飼料級磷酸氫鈣除去硫酸根；在高淨液中加入硝酸鉛水溶液，以除去溶液中存在的鉻的硫酸鹽和磷酸鹽；
(3)濃縮工序把二次濾液分別抽入濃縮槽中，在攪拌下用工業磷酸調配至溶液的PH值為4-5，在換熱器中通入水蒸汽加熱，使溶液沸騰濃縮，達到指標後停止加熱，在換熱器中用冷水與溶液熱交換，降低濃縮液溫度； (4)乾燥工序
將經冷卻的濃縮液用離心分離機將其中的水分甩去，母液抽入洗液池中，最後將分離出的結晶置烘乾機中烘乾，包裝入庫。上述中和工序中，所述溼法磷酸的質量分數為；所述稀洗水是淨化工序洗滌濾渣的水，加入稀洗水的質量為溼法磷酸加入質量的2/3 ；所述中和液控制在pH值為8 9、濾液的清澈度達到光通量800 900 Lii為合格。上述淨化工序中，所述用蒸汽加熱、保持中和液溫度為50°C 60°C;所述加入工業磷酸的質量分數為85%;所述黑色溶液的合格指標為鐵含量在0.5X10 —6(0. 5ppm)以下， 重金屬含量在0.01X10 —6 (0. Olppm)以下；所述加入硫化銨水溶液的質量分數為10%，加入硝酸鉛水溶液的質量分數為10% ；所述加入飼料級磷酸氫鈣的質量分數為22%。上述濃縮工序中，所述加入工業磷酸的質量分數為85% ；所述通入水蒸汽的壓力為0. 5MPa ；所述沸騰濃縮的指標是比重達到40 42波美度。上述乾燥工序中，所述離心分離出的結晶含水率為1. 5% 2% ；所述烘乾機是在 110°C下快速烘乾；所述烘乾成品的水分質量分數低於0. 1%。發明人指出該方法控制反應溶液的PH值和透明度，是為了保證反應液在各工序中按要求去除各種雜質；控制中間產品水分含量是為了保證產品的質量。本發明方法的優點在於用溼法磷酸生產工業級磷酸一銨，其產品質量完全與傳統的熱法磷酸生產的磷銨篦美，與農業級磷酸一銨單位產品的原料消耗成本差不多，而其市場價格是農業級磷銨的兩倍，利潤可觀。為工業級磷酸一銨的生產提供了一種經濟實用的工藝方法。
圖1為溼法磷酸直接生產工業級磷酸一銨工藝流程簡圖，圖1所示中和、淨化、濃縮和乾燥代表了該工藝的4個工序。
具體實施例方式貴陽中化開磷化肥有限公司自行發明的溼法磷酸直接生產工業級磷酸一銨工藝， 流程如附圖1所示。具體操作方法如下
(1)在攪拌狀態下，在中和槽中加入12t24%的溼法磷酸，再加入洗水8t，逐漸通入液氨至溶液的pH值為8 9，趁熱將中和液放入過濾機中過濾，當渣滿過濾機時，用稀洗液洗滌濾渣至磷、氮含量低於後排除殘渣，洗液分別抽入洗水池儲存備用；
(2)將一次濾液抽入淨化槽中，在攪拌狀態下加入85%的工業磷酸至溶液的pH為7， 再滴入硫化銨和硝酸鉛至溶液呈黑色，取樣檢驗，溶液中鐵含量在0.5X 10 —6 (0. 5ppm)以下，重金屬含量在0.01X10 —6 (0. Olppm)以下，再將黑色溶液放入過濾機中過濾至溶液的清澈度達到900 1000 Im，當過濾機濾渣滿時，用水洗滌至磷、氮含量低於0. 以下排渣，洗液併入一次洗液池中待用；
(3)把二次濾液分別抽入濃縮槽中，在攪拌狀態下用85%的工業磷酸調配至溶液的pH 值為4 5，在換熱器中通入壓力為0. 5 MPa的水蒸汽，使淨化液始終保持濃縮液面在刻度線，加熱濃縮至溶液的比重為40波美度停止加熱，在換熱器中通入冷水至溶液到30°C ；
(4)再將濃縮結晶放入離心分離機中甩幹至水分含量低於2%，母液抽入洗液池中，將結晶置烘乾機中於110°C條件下烘乾至水分小於0. 1%，包裝入庫。 這套設備生產的工業級磷酸一銨外觀潔白、內在品質優良，產品生產成本較低，經濟效益良好。
權利要求
1.溼法磷酸直接生產工業級磷酸一銨的方法，其特徵包括以下工序(1)中和工序在攪拌狀態下，向中和槽加入溼法磷酸，再加入洗水，逐漸通入液氨中和至溶液的PH 值為8-9 ；接著趁熱將中和液放入過濾機中過濾，濾液送入淨化工序，同時用稀洗液洗滌濾渣降低其中磷、氮含量，之後排除殘渣，洗液抽入洗水池儲存備用；中和工序主要作用是生成磷酸銨鹽溶液，同時除去溼法磷酸中的鋁、鎂、鈣、硫酸根、鐵、銅、鎘、鎳等雜質；(2)淨化工序淨化工序包括一次過濾和高溫淨化兩個過程，一次過濾是用蒸汽加熱、保持中和液溫度，防止溶液在冷卻結晶的條件下進行過濾，一次過濾液的透明度在600-800Im為合格；然後將一次濾液抽入淨化槽中，在攪拌下加入工業磷酸至溶液的PH為7，再滴入硫化銨和硝酸鉛至溶液呈黑色，取樣檢驗，合格後，再將黑色溶液放入過濾機中過濾，當過濾機濾渣滿時，用水洗滌，然後排渣；洗液併入一次洗液池中待用；高溫淨化是將一次過濾液抽入攪拌罐中，用工業磷酸調整溶液的PH值為7 ；在攪拌狀態下加入硫化銨水溶液，再用蒸汽加熱、保溫攪拌，以除去溶液中的鐵、銅、鋅、鎘等可硫化金屬的硫酸鹽類；又在除鐵後的高淨液中加入飼料級磷酸氫鈣除去硫酸根；在高淨液中加入硝酸鉛水溶液，以除去溶液中存在的鉻的硫酸鹽和磷酸鹽；(3)濃縮工序把二次濾液分別抽入濃縮槽中，在攪拌下用工業磷酸調配至溶液的PH值為4-5，在換熱器中通入水蒸汽加熱，使溶液沸騰濃縮，達到指標後停止加熱，在換熱器中用冷水與溶液熱交換，降低濃縮液溫度；(4)乾燥工序將經冷卻的濃縮液用離心分離機將其中的水分甩去，母液抽入洗液池中，最後將分離出的結晶置烘乾機中烘乾，包裝入庫。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於中和工序中，所述溼法磷酸的質量分數為 24% ；所述稀洗水是淨化工序洗滌濾渣的水，加入稀洗水的質量為溼法磷酸加入質量的 2/3 ；所述中和液控制在pH值為8 9、濾液的清澈度達到光通量800 900 Im為合格。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於淨化工序中，所述用蒸汽加熱、保持中和液溫度為50°C 60°C ；所述加入工業磷酸的質量分數為85% ；所述黑色溶液的合格指標為鐵含量在0.5 X 10 —6以下，重金屬含量在0.01 X 10 —6以下；所述加入硫化銨水溶液的質量分數為10%，加入硝酸鉛水溶液的質量分數為10% ；所述加入飼料級磷酸氫鈣的質量分數為 22%。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於濃縮工序中，所述加入工業磷酸的質量分數為85% ；所述通入水蒸汽的壓力為0. 5MPa ；所述沸騰濃縮的指標是比重達到40 42波美度。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於乾燥工序中，所述離心分離出的結晶含水率為1. 5% 2% ；所述烘乾機是在110°C下快速烘乾；所述烘乾成品的水分質量分數低於 0.1%。
全文摘要
溼法磷酸直接生產工業級磷酸一銨的方法，涉及磷的化合物；該方法包括(1)中和工序，主要作用是生成磷酸銨鹽溶液，同時除去溼法磷酸中的鋁、鎂、鈣、硫酸根、鐵、銅、鎘、鎳等雜質；(2)淨化工序，包括一次過濾和高溫淨化兩個過程；(3)濃縮工序，二次濾液在攪拌下用工業磷酸調配溶液的pH值，在換熱器中通入水蒸汽加熱，使溶液沸騰濃縮，達到指標後停止加熱，在換熱器中降低濃縮液溫度；(4)乾燥工序，將經濃縮液離心分離其中的水分，最後將分離出的結晶置烘乾機中烘乾，包裝入庫。本方法的優點是用溼法磷酸生產的工業級磷酸一銨，產品質量完全可與熱法磷酸生產的產品篦美，成本低而利潤可觀。適用於溼法磷酸的磷銨生產企業。
文檔編號C01B25/28GK102320585SQ20111025646
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者廖吉星, 張玉華, 徐魁, 潘禮富, 石永義, 穆勁, 陳彬 申請人:貴州開磷(集團)有限責任公司