用半水法磷酸生产优等品磷酸二铵的实践与研究

一、绪论

目前, 国内大型磷酸二铵装置所用的磷酸都是二水法磷酸, 二水法生产出来的磷酸, 其浓度只有26%P2O5, 要消耗大量的蒸汽浓缩至46%P2O5左右的浓度才合适生产磷酸二铵。而半水法生产出来的磷酸其浓度为39%P2O5。广东湛化企业集团公司磷铵厂, 地处广东省粤西, 该地区能源紧张, 为了提高生产效率, 节约生产成本, 公司于2005年直接采用半水法磷酸生产优等品磷酸二铵 (DAP) , 经过几年的技术改革和研究发展, 公司的DAP产能由原来的6万t/a发展到现在90万t/a。

二、生产工艺决定

磷酸二铵的反应机理是磷酸和氨的中和反应且放出大量热量, 生成的料浆喷洒在造粒机的返料上造粒, 由造粒机里的氨分布器继续氨化至中和度为1.8, 并经筛分、破碎、取出产品 (所有DAP生产流程相差不大) 。磷酸中含有铁、铝、镁、氟等杂质, 在中和反应过程中生成一系列复杂化合物, 这些复杂的化合物的存在将会影响料浆的物性和产品组成。中和反应的主反应式如下:

根据反应器结构和造粒传统法生产磷酸二铵, 有若干种不同的生产工艺, 如预中和转鼓氨化造粒、管式反应器等, 还有综合前面两种工艺的“预中和+管式反应器”, 现在大型化肥生产企业基本上都采用这类生产工艺。

如何去选择合适本公司的生产工艺, 应由所用的磷酸和具体的生产要求来决定。

1. 生产优等品所用的磷酸部分质量指标对比

从表一数据分析, 由于半水法磷酸其浓度只有39%左右, 使其含水量比二水法浓缩的酸高7%左右, 这样会导致喷洒到造粒机料床上的料浆含水量高。

2. 水平衡

公司地处市郊区, 周边居住大量居民, 磷酸二铵生产中排放大量的生产尾气, 按照环保标准要求, 排气必须达到环保排放标准且无异味, 以及回收逸出的氨和粉尘, 尾气要用酸和水多级洗涤, 这样产生大量的洗涤液要回收系统中。由于生产用酸含水量高导致水平衡问题更加突出。

3. 各生产工艺通过试验比较

公司2005年试产时, 生产装置规模小, 产能为6万t/a。当时国内还没有生产企业用浓度为39%P2O5的磷酸生产优等品磷酸二铵, 没有这方面的经验值得借鉴。为了企业未来的发展, 掌握各生产工艺的数据, 技术人员在“水”得到平衡的条件下对不同的生产工艺进行试产, 得到的数据如下:

4. 选择生产工艺及工艺指标

综合以上生产工艺数据, 可以看出, 管式反应器工艺较好, 但因其造粒机和反应器氨逸出量较高, 不利于尾气洗涤, 尾气排放不达标, 虽然现在主流工艺“预中和+管式反应器”可以弥补表二中的两种工艺的不足, 但造粒机和反应器氨逸出量还是较高。所以, 经公司技术人员分析得到, 选预中和转鼓氨化造粒生产工艺, 但生产DAP的原料氨必须采用气氨进入反应器, 以增加带入反应器的热量, 利用反应热蒸发大量的水份, 降低料浆的含水量, 此生产工艺在现实生产中多次验证, 效果非常理想。

主要工艺指标控制如下:

三、产品质量

磷酸二铵的质量与磷酸质量有关, 而磷酸质量由磷矿、生产工艺所决定。公司一直用云南云磷集团的磷矿, 品位28.5%P2O5、MER值≤0.13, 就可生产出优等品磷酸二铵, 产品含量指标如下:

总结

通过实践发现, 使用二水法磷酸生产二胺, 首先要消耗大量的蒸汽去浓缩, 以提高浓度, 不仅能耗较高, 而且对于浓缩装置的耐腐蚀性要求较高, 整体设备投资较大, 严重增加了产品成本。

然而, 使用半水法生产的磷酸完全可以直接生产出优等品磷酸二铵, 生产工艺合理, 工艺指标控制合理范围内, 水平衡也在可控制范围内, 降低了生产成本, 增加企业的核心竞争力。

摘要：随着世界农业的发展, 人们开始将更多的精力致力于提高单位面积内的粮食产量, 于是出现了化肥, 而在所有的化肥种类中, 磷肥的使用范围比较广泛。然而我国磷肥生产率和使用效率很低, 严重浪费人力和物力。因此, 如何研发提高生产优等品磷化肥的手段成了我们亟待解决的问题。本文根据工厂里磷酸二胺的生产实践环节为例, 研究半水法磷酸生产优等品磷酸二胺的有效方法。

关键词：半水法,磷酸二胺,实践,研究