【工业生产磷酸一铵的工艺原理及工艺路线分析概述3300字】

工业生产磷酸一铵的工艺原理及工艺路线分析概述目录TOC\o"1-3"\h\u17288工业生产磷酸一铵的工艺原理及工艺路线分析概述 1244761.1工业生产磷酸一铵流程概述 1294791.2磷酸一铵生产方法 1258861.3湿法磷酸法 275871.4工业上两种制磷酸一铵工艺流程 2195251.4.1湿法磷酸中合法制工业MAP 2280261.4.2湿法磷酸萃取法制工业MAP 385721.4.3两种生产工艺的比较 486491.5热法磷酸 5251771.6磷酸一铵的工艺应用 51.1工业生产磷酸一铵流程概述一般通用级别的磷酸一铵含量为96%，生产当中的工业级别的磷酸一铵含量包括两种：98级（98%）和99级（99%）工业级磷酸一铵的技术指标，如下表所示表1.1磷酸一铵工业级专用指标物质名称NHPNpH优等品≥98.5%≥60.8%≥11.8%4.2~4.8一等品≥98%≥60.5%≥11.5%4.0~5.0合格品≥96%≥59.2%≥11%4.0~5.0物质名称水分水不溶物重金属氟化物优等品≤0.5%≤0.1%一等品≤0.5%≤0.3%合格品≤1%≤0.6%工业级磷酸一铵生产工序[6]都要经过磷酸净化、中和反应、料浆压滤分离、滤液浓缩、结晶、脱水分离、干燥冷却等步骤。一般的制造工艺有两种湿法生产和热法生产。热法磷酸生产原料一般选用黄磷，生产过程通常以电炉法两步法为主，尽管得到的磷酸一铵纯度很高，但耗能相对较大，而湿法磷酸工艺首先使用无机酸将磷矿粉充分分解得到粗磷酸，然后经后续合理的净化处理得到产品，该产品纯度与热法磷酸产品的纯度相媲美，且成本较低，因此，在工业生产当中，湿法磷酸真主导地位。1.2磷酸一铵生产方法我国目前生产工业级的磷酸一铵采用的工艺[22]方法有以下三种：热法磷酸氨中合法、湿法磷酸有机萃取净化法、湿法磷酸氨中和直接净化法。热法磷酸氨中和法用热法的磷酸作为直接原料、不需要净化工段的处理，直接与氨蒸汽中和生产工业级的磷酸一铵产品。湿法磷酸有机萃取净化法以湿法磷酸为原料，经过有机溶剂萃取净化制得净化磷酸，净化后的磷酸与氨反应生产工业级磷酸一铵。其具体的生产方法如下：(1)以热法磷酸为原料[7]。用热法磷酸通氨气中和的方法制取，也就是精制磷酸与氨反应生成磷酸一铵。因热法磷酸受资源、环境、能源等因素的制约，能耗高，成本高，虽然生产工艺设备简单，产品质量高，但是设备工艺技术要求高，能耗高。约占全国磷酸一铵总生产能力的90%以上，因其生产成本高，导致磷酸一铵的价格一直居高不下。国内目前该工艺使用主要集中在四川省。(2)以湿法磷酸为原料[7]。湿法磷酸比热法磷酸成本低20%~30%，如经适当方法深度净化后，产品纯度可与热法磷湿法相近。湿法磷酸净化主要采用有机溶剂萃取法、离子交换法、电渗析法，磷酸浓缩结晶法或复盐结晶法，化学沉淀法，但由于磷收率及能耗等影响，生产成本高，精细磷酸盐产品无法做到大规模生产。随着我国工业经济发展，我国也研发了一些磷酸一铵的生产工艺，但也存在些许的弊端和不足，目前我国80%的磷酸凭借湿法磷酸中二水法工艺简单、技术成熟及对矿石种类适应性强的特点而广泛应用，该过程特别适用于中低品位矿石。1.3湿法磷酸法湿法磷酸是用无机酸来分解磷矿制得磷酸，而硫酸是分解磷矿制磷酸最基本的方法，又被称为硫酸法湿法磷酸[8]。硫酸法湿法磷酸制得磷酸为液相，得到副产物是溶解度较小得固相硫酸钙。由于产物是液固两相可用采用简单的液固两相分离，鉴于这一点，该工艺有较好的优越性。但也有问题出现，比如不能很好利用生产的石膏废渣，三废问题严重，应采取相应的措施。湿法生产当中也有许多杂质参与，需要在相应的工段进行除杂或进行预处理过程，使产品纯度达到合格级别。湿法硫酸工艺中的杂质反应：HHHCaSOFeAlMgSO1.4工业上两种制磷酸一铵工艺流程1.4.1湿法磷酸中合法制工业MAP湿法磷酸中和法制工业MAP工艺，主要由氨化、澄清、压缩、浓缩、结晶分离、干燥六个工序组成，工艺流程如图图2-1湿法磷酸中和法制工业MAP工艺流程湿法磷酸和氨气在氨化反应器反应至pH为4.0~4.5，然后送至氨化澄清槽沉降分离，底部沉渣通过泵送至渣浆槽，上清液经板框式压滤机分离，滤渣返回渣浆槽，滤液送往浓缩装置，经过两效浓缩，送至结晶器，用夹套水冷却结晶，析出MAP晶体，经离心机分离后，一部分母液循环加入到浓缩工序再利用(为了提高磷收率)，一部分送至渣浆槽(目的是降低系统杂质含量的积累)

；离心分离的固体MAP通过螺旋给料机送往振动床干燥机干燥，即得工业MAP成品。渣浆经料浆后，用于生产粉状肥料MAP[9]。考虑到湿法磷酸杂质含量对成品的质量影响，部分厂家湿法磷酸会先经脱硫、脱氟、初滤后再进行氨化反应。为了进一步提高产品质量，发挥装置潜在产能，可以通过添加结晶改良剂降低结晶产品夹带杂质含量，通过助滤剂提高过滤效率。1.4.2湿法磷酸萃取法制工业MAP湿法磷酸萃取法制工业MAP工艺主要有预处理、磷酸净化、工业MAP生产等过程，工艺流程图如下图2-2湿法磷酸萃取法制工业MAP工艺流程湿法磷酸经第一步脱除硫酸根、氟硅酸及有机色素后，通过压滤机进行固液分离，滤液用磷酸三丁酯萃取，萃余酸与压滤的滤渣调浆后去肥料生产系统，萃取相经少部分反萃酸洗涤除杂后，用脱盐水反萃有机相得到反萃酸，一小部分反萃酸回洗涤系统洗涤萃取相，大部分反萃酸与气氨反应，经逆流多效浓缩、高温过饱和或低温冷却结晶、干燥得到合格的工业MAP[10-11]。1.4.3两种生产工艺的比较该工艺的比较的前提是在使用二水法生产磷酸及磷酸产品除杂过程的比较中合法湿法磷酸中和法生产工业MAP所用磷酸通常为w(P2O5)

22%

~

27%的湿法磷酸，其中杂质有酸不溶物、Fe、

Al、Mg、Ca、SO若要除去这些杂质，需在磷酸陈化槽中加入比例适宜的磷矿浆来降低SO42-的含量，经陈华沉降之后，上层的脱硫之后的磷酸进入中和工段，下层泥浆经沉淀之后由底流泵送到滤渣系统，向中和器中通入气氨,通过料浆强制循环泵保证反应氨的吸收率，反应终点时p

H值为4.0左右，最后会根据磷酸的特点来分一步中和与两步中和，两步中和需要加高纯磷酸回滴[12]。中和法对脱除Fe、AI的效果较好，去除率在90%以上;

Mg的去除率最高为75%，原因是萃取法溶剂萃取又叫抽提，利用磷酸分子在有机溶剂可以溶解，而杂质离子在机溶剂中不溶的原理，从而使磷酸与杂质分离而被净化[13]。湿法磷酸萃取净化技术目前是唯一大规模的工业方法，目前我国在使用溶剂萃取法这项技术来精制磷酸工艺有几家技术成熟且设备先进的公司，例如贵州瓮福集团的Bateman工艺技术、华中师范大学及四川大学的重庆涪陵化工都使用的溶剂萃取法流程。该法是以溶剂萃取为主，化学沉淀法和结晶法作为辅助步骤，来达到净化的目的。将四川大学开发出来的湿法磷酸净化工段的工艺过程为例来进行介绍。质量百分数为w(P2O5溶剂萃取需要消耗大量的预处理剂，成本较高，但磷酸净化彻底，杂质离子脱除率高达百分之九十八，产品纯度高，装置规模大，适合自动化连续化生产。1.5热法磷酸热法磷酸[15]的原料是黄磷，其过程经过氧化、水化等反应制得磷酸的过程。目前普遍采用方法为电炉法两步法，该过程是通过用电炉来加热还原磷矿使其升华之后得到磷，再经过除尘冷却后呈液态，将得到的液态通过燃烧、水化、除雾的工段处理之后得到磷酸。黄磷燃烧实际上，这个过程是一个复杂的多级反应，反应物中除P4O10外，还有一部分少量的磷的低级氧化物P4O、P230℃时，P2P450℃时，P2P700°C