專利名稱：用濕法磷酸生產(chǎn)食品級磷酸二銨的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于食品添加劑制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用濕法磷酸生產(chǎn)食品級磷酸二銨 的方法。
背景技術(shù)：
磷酸二銨又稱磷酸氫二銨，分子式為(ΝΗ4)2ΗΡ04。磷酸二銨用作膨松劑、面團(tuán)調(diào)節(jié) 劑、酵母食料、釀造發(fā)酵助劑、緩沖劑等。在已有技術(shù)中，制備磷酸一銨多屬于工業(yè)級。如中國專利88104525. X提出了一種 用磷礦石、濃硫酸和氨氣作原料制備磷酸二銨的方法，經(jīng)過濃縮稀磷酸、預(yù)中和、反應(yīng)選粒、 干燥和篩分等工序，得到顆粒狀的磷酸二銨產(chǎn)品，產(chǎn)品為一種農(nóng)用化肥。該方法的優(yōu)點(diǎn)是不 需要大型設(shè)備就可獲得高質(zhì)量的磷酸二銨化肥。中國專利90102317. 5提出了一種制備磷 酸二銨顆?；实墓に?，包括在位于干燥機(jī)內(nèi)的管狀反應(yīng)器中氨化磷酸，將全部磷酸和基 本上全部氨通過管式反應(yīng)器給入干燥機(jī)中，制造NP或NPK肥料。該方法是制備磷酸二銨的 一種低循環(huán)比率和低能耗的工藝。中國專利92106621. X公開了一種磷酸二銨的生產(chǎn)方法， 其工藝步驟為a、稀磷酸和氣氨進(jìn)行一次中和反應(yīng)，使中和度達(dá)到1. 1 1. 2 ；b、料漿濃縮， 水分降到30% ；C、濃縮后的料漿溢流到中和槽與氣氨進(jìn)行二次中和反應(yīng)，使料漿中和度提 高到1. 5 1. 8，水分降至25%左右，中和槽料漿溫度在100 110°C ；d、將二次中和反應(yīng) 后的料漿送至噴漿造粒干燥機(jī)進(jìn)行造粒、干燥。上述方法雖然能獲得符合10205-88國家標(biāo) 準(zhǔn)合格品的磷酸二銨，但卻存在以下不足之處1、進(jìn)行濃縮操作的料漿中和度較高，因此濃 縮料漿水分含量高，不僅干燥能耗大，而且后續(xù)過程只能采用噴漿造粒干燥工藝；2、噴漿造 粒工藝由于干燥溫度高，不僅不能在造粒過程中加氨，而且干燥過程中物料氨逸出量大，產(chǎn) 品氮磷比不能達(dá)到傳統(tǒng)磷酸二銨(DAP)肥料的指標(biāo)；3、濃縮料漿二次中和采用槽式反應(yīng)器 氨損失大。中國專利99101150. 3公開了一種外環(huán)流氨化反應(yīng)器生產(chǎn)磷酸二銨的方法，該方 法以32 38%的磷酸為原料，磷酸和氣氨在氨化反應(yīng)器中進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在 100 120°C，料漿中和度控制在1. 40 1. 55，反應(yīng)料漿由設(shè)在氨化反應(yīng)器上的溢流管流 出至料漿槽中，料漿槽中的一部分料漿送去噴漿、造粒，得到預(yù)期產(chǎn)品，料漿槽中的另一部 分料漿由循環(huán)泵送至氨化反應(yīng)器下降管底部，以加大管內(nèi)料漿的流動性。此種方法的的不 足之處在于1、采用濃縮磷酸生產(chǎn)磷酸二銨，屬于傳統(tǒng)磷酸濃縮工藝，對磷礦的質(zhì)量要求較 高；2、磷酸一次中和至產(chǎn)品中和度，氨逸出量很大；3、造粒干燥同樣采用噴漿造粒工藝，具 有中國專利92106621. X同樣的不足。中國專利200610021182. 6采用酸性料漿濃縮生產(chǎn)磷 酸二銨的方法及二次氨化反應(yīng)器，以濕法稀磷酸為原料，工藝步驟依次為一次氨化反應(yīng)、酸 性料漿濃縮、二次氨化反應(yīng)、轉(zhuǎn)鼓氨化造粒和干燥，轉(zhuǎn)鼓氨化造粒和干燥步驟產(chǎn)生的含氨尾 氣和粉塵用濕法稀磷酸洗滌，所獲得的洗滌液用于一次氨化反應(yīng)。上述步驟的工藝參數(shù)一 次氨化反應(yīng)，制備中和度為0. 5 1. 0的酸性磷銨料漿；酸性料漿濃縮，使酸性磷銨料漿的 終點(diǎn)含水量為13 20% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))；二次氨化反應(yīng)在表壓0 0. 15MPa下進(jìn)行，反應(yīng)溫 度110 150°C，將磷銨料漿的中和度提高到1. 30 1. 50 ；轉(zhuǎn)鼓氨化造粒，將二次氨化反應(yīng)所制得的磷銨料漿霧化灑入常規(guī)的轉(zhuǎn)鼓氨化造粒機(jī)內(nèi)的料層上，在造粒過程中噴入液氨或 氣氨，將物料進(jìn)一步氨化至中和度1. 60 1. 90，保持70 100°C的造粒溫度，出造粒機(jī)物 料的含水量控制在2 4%干燥，磷酸二銨的含水量控制在1.0 1.5% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。上 述方法使用的濕法稀磷酸的質(zhì)量濃度為18 30%，既可用雜質(zhì)含量高的中低品位磷礦制 備，又可用優(yōu)質(zhì)磷礦制備。從已有技術(shù)可知，目前生產(chǎn)食品級磷酸二銨多采用傳統(tǒng)方法，即利用熱法磷酸，精 制為食品級磷酸與氨反應(yīng)生成。雖然生產(chǎn)工藝設(shè)備簡單，產(chǎn)品質(zhì)量高，但設(shè)備工藝技術(shù)要求 高，成本大，能耗高，污染大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目為了克服已有技術(shù)中存在的問題，保證整個生產(chǎn)過程避免二次污染 和降低能耗，使其具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，提供一種用濕法磷酸生產(chǎn)食品級磷酸 二銨的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是采用低成本的濕法磷酸和氨氣為原料，進(jìn)行兩次中和反應(yīng)，嚴(yán)格控制工藝條件，確 保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，結(jié)晶母液回收使用，同時(shí)采用酸洗工序?qū)]發(fā)的氨氣回收使用，降低 原料消耗，并避免二次污染。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的用濕法磷酸生產(chǎn)食品級磷酸二銨的方法，是以濕法磷酸為原料，經(jīng)除雜后與氨中 和反應(yīng)制得，包括除雜、一次過濾、一次中和、二次過濾、二次中和、酸洗、濃縮、結(jié)晶、離心 和干燥工序，具體操作步驟如下a.向原料預(yù)處理釜中投入重量濃度為38 42% P2O5的濕法磷酸，并加入脫砷劑， 在溫度30 90°C下攪拌脫砷反應(yīng)10 60分鐘，沉淀其中的砷、鉛等重金屬雜質(zhì)，同時(shí)沉淀 磷酸中部分硫、鈣、氟、鋁、硅等雜質(zhì)；b.將a步驟得到的處理液進(jìn)行第一次固液分離，濾液供一號反應(yīng)釜備用，濾餅送 去固體廢物處置中心；c.向一號反應(yīng)釜中投入反應(yīng)釜容積5 20%循環(huán)回來的結(jié)晶母液，開動攪拌器， 緩慢加入經(jīng)除雜磷酸，并通入氨氣，控制pH = 4. 4 4. 6在溫度30 100°C下進(jìn)行第一次 中和反應(yīng)，同時(shí)經(jīng)酸洗工序?qū)]發(fā)的氨氣吸收后回流至一號反應(yīng)釜中，控制PH = 4. 4 4. 6 為第一次中和反應(yīng)終點(diǎn)，停止投料后，繼續(xù)攪拌10 90分鐘，得到中間產(chǎn)品食品級磷酸一 銨料漿；d.將c步驟得到的中間產(chǎn)品食品級磷酸一銨料漿進(jìn)行第二次固液分離，除去雜 質(zhì)，過濾的食品級磷酸一銨料漿投入二號反應(yīng)釜中，濾餅送去復(fù)合肥加工廠；e.開動二號反應(yīng)釜的攪拌器，然后緩慢通入氨氣進(jìn)行第二次中和反應(yīng)，控制反應(yīng) 液PH = 7. 8 8. 0為第二次中和反應(yīng)終點(diǎn)，得到食品級磷酸二銨溶液，經(jīng)酸洗工序?qū)]發(fā) 的氨氣吸收后回流至一號反應(yīng)釜中；f.將e步驟得到的食品級磷酸二銨溶液送至濃縮裝置中加熱濃縮，直至相對密度 為1. 2(Tl. 30，揮發(fā)的氨氣經(jīng)酸洗流程吸收后返回一號反應(yīng)釜中；g.將f步驟的濃縮溶液移入結(jié)晶槽中，在溫度40°C以下冷卻結(jié)晶，形成食品級磷酸二銨結(jié)晶體； h.將g步驟的食品級磷酸二銨結(jié)晶體，進(jìn)行第三次固液分離，母液返回c或f步 驟，結(jié)晶體經(jīng)過干燥后制得食品級磷酸二銨。以上所述的脫砷劑為P2S5，加入量為酸中砷量的1 1. 3倍。以上所述的反應(yīng)釜和預(yù)處理釜設(shè)備，包括不銹鋼反應(yīng)釜、內(nèi)襯聚四氟乙烯反應(yīng)釜 和搪瓷反應(yīng)釜中的一種或多種。以上所述的固液分離采用的設(shè)備，第一、二次固液分離采用板框壓濾機(jī)，第三次固 液分離采用離心機(jī)。以上所述的酸洗采用的設(shè)備，包括鼓泡吸收塔、填料吸收塔和板式吸收塔。以上所述的濃縮采用的設(shè)備，是真空濃縮器。以上所述的干燥采用的設(shè)備，包括滾筒干燥器和振動篩干燥機(jī)。以上所述的設(shè)備的連接，包括原料預(yù)處理釜與一號反應(yīng)釜的連接，一號反應(yīng)釜分 別與板框壓濾機(jī)及吸收塔的連接，二號反應(yīng)釜分別與板框壓濾機(jī)、真空濃縮器及吸收塔的 連接，真空濃縮器分別與結(jié)晶槽及吸收塔的連接，結(jié)晶槽與離心機(jī)的連接，離心機(jī)與干燥器 的連接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1.以濕法磷酸為原料，回收結(jié)晶母液和揮發(fā)原料，提高產(chǎn)品得率，大大降低了生產(chǎn) 成本；2.嚴(yán)格控制工藝條件，產(chǎn)品質(zhì)量高，穩(wěn)定性好；3.生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品可作復(fù)合肥原料，揮發(fā)原料回收使用，母液循環(huán)使用，避免 二次污染，既保護(hù)環(huán)境，又降低三廢和能耗，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。


附圖1 為本發(fā)明工藝流程示意圖。如圖所示，本發(fā)明工藝流程主要包括除雜、一次過濾、一次中和、二次過濾、二次 中和、酸洗、濃縮、結(jié)晶、離心和干燥工序。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，所列實(shí)施例僅在于說明本發(fā)明而 絕不限于本發(fā)明。實(shí)施例一在原料預(yù)處理釜中投入重量濃度為40% P2O5的濕法磷酸，按照其中含砷量加入砷 量1. 1倍的P2S5，在60°C下攪拌50分鐘，得到含沉淀料漿；用板框壓濾機(jī)趁熱對上述料漿進(jìn) 行第一次過濾，濾液供一號搪瓷反應(yīng)釜備用，濾餅送去固體廢物處置中心；在一號搪瓷反應(yīng) 釜中投入反應(yīng)釜容積20%的回收結(jié)晶母液，開動攪拌器，緩慢加入經(jīng)除雜磷酸，并緩慢通入 氨氣，控制PH = 4. 4在溫度55°C下進(jìn)行第一次中和反應(yīng)，揮發(fā)的氨氣經(jīng)酸洗鼓泡吸收塔吸 收后回流至一號反應(yīng)釜中反應(yīng)，控制PH = 4. 4為第一次中和反應(yīng)終點(diǎn)，停止投料后，繼續(xù)攪 拌20分鐘，得到中間產(chǎn)品食品級磷酸一銨料漿；將得到的中間產(chǎn)品食品級磷酸一銨料漿用 板框壓濾機(jī)進(jìn)行過濾，除去雜質(zhì)，過濾后的食品級磷酸一銨溶液投入二號搪瓷反應(yīng)釜中，濾餅送去復(fù)合肥加工廠；開動二號搪瓷反應(yīng)釜的攪拌器，然后緩慢通入氨氣進(jìn)行第二次中和 反應(yīng)，控制反應(yīng)液PH = 7. 8為第二次中和反應(yīng)終點(diǎn)，得到食品級磷酸二銨溶液，經(jīng)酸洗鼓泡 吸收塔將揮發(fā)的氨氣吸收后回流至一號反應(yīng)釜中反應(yīng)；將得到的食品級磷酸二銨溶液送至 真空濃縮器中加熱濃縮，直至相對密度為1. 30，經(jīng)酸洗鼓泡吸收塔將揮發(fā)的氨氣吸收后回 流至一號反應(yīng)釜中反應(yīng)；將濃縮溶液移入結(jié)晶槽中，在溫度40°C下冷卻結(jié)晶形成食品級磷 酸二銨結(jié)晶體，而后用離心機(jī)進(jìn)行離心分離，母液返回一次中和工序循環(huán)使用或經(jīng)濃縮回 收食品級磷酸二銨產(chǎn)品，結(jié)晶體經(jīng)滾筒干燥器干燥后制得食品級磷酸二銨。實(shí)施例二在原料預(yù)處理釜中投入重量濃度為38% P2O5的濕法磷酸，按照其中含砷量加入砷 量1.3倍的P2S5，在50°C下攪拌60分鐘，得到含沉淀料漿；用板框壓濾機(jī)趁熱對上述料漿進(jìn) 行第一次過濾，濾液供一號不銹鋼反應(yīng)釜備用，濾餅送去固體廢物處置中心；在一號不銹鋼 反應(yīng)釜中投入反應(yīng)釜容積15%的回收結(jié)晶母液，開動攪拌器，緩慢加入經(jīng)除雜磷酸，并緩慢 通入氨氣，控制PH = 4. 6在溫度70°C下進(jìn)行第一次中和反應(yīng)，揮發(fā)的氨氣經(jīng)酸洗填料吸收 塔吸收后回流至一號反應(yīng)釜中反應(yīng)，控制PH = 4. 6為第一次中和反應(yīng)終點(diǎn)，停止投料后，繼 續(xù)攪拌30分鐘，得到中間產(chǎn)品食品級磷酸一銨料漿；將得到的中間產(chǎn)品食品級磷酸一銨料 漿用板框壓濾機(jī)進(jìn)行過濾，除去雜質(zhì)，過濾后的食品級磷酸一銨溶液投入二號不銹鋼反應(yīng) 釜中，濾餅送去復(fù)合肥加工廠；開動二號不銹鋼反應(yīng)釜的攪拌器，然后緩慢通入氨氣進(jìn)行第 二次中和反應(yīng)，控制反應(yīng)液PH = 7. 9為第二次中和反應(yīng)終點(diǎn)，得到食品級磷酸二銨溶液，酸 洗填料吸收塔將揮發(fā)的氨氣吸收后回流至一號反應(yīng)釜中反應(yīng)；將得到的食品級磷酸二銨溶 液送至真空濃縮器中加熱濃縮，直至相對密度為1. 20，酸洗填料吸收塔將揮發(fā)的氨氣吸收 后回流至一號反應(yīng)釜中反應(yīng)；將濃縮溶液移入結(jié)晶槽中，在溫度35°C下冷卻結(jié)晶形成食品 級磷酸二銨結(jié)晶體，而后用離心機(jī)進(jìn)行離心分離，母液返回一次中和工序循環(huán)使用或經(jīng)濃 縮回收食品級磷酸二銨產(chǎn)品，結(jié)晶體經(jīng)振動篩干燥機(jī)干燥后制得食品級磷酸二銨。
權(quán)利要求
一種用濕法磷酸生產(chǎn)食品級磷酸二銨的方法，是以濕法磷酸為原料，經(jīng)除雜后與氨二次中和反應(yīng)制得，其特征在于包括除雜、一次過濾、一次中和、二次過濾、二次中和、酸洗、濃縮、結(jié)晶、離心和干燥工序，具體操作步驟如下a.向原料預(yù)處理釜中投入重量濃度為38～42％P2O5的濕法磷酸，并加入脫砷劑，在溫度30～90℃下攪拌脫砷反應(yīng)10～60分鐘，沉淀其中的砷、鉛等重金屬雜質(zhì)，同時(shí)沉淀磷酸中部分硫、鈣、氟、鋁或硅雜質(zhì)；b.將a步驟得到的處理液進(jìn)行第一次固液分離，濾液供一號反應(yīng)釜備用，濾餅送去固體廢物處置中心；c.向一號反應(yīng)釜中投入反應(yīng)釜容積5～20％循環(huán)回來的結(jié)晶母液，開動攪拌器，緩慢加入經(jīng)除雜磷酸，并緩慢通入氨氣，控制PH＝4.4～4.6在溫度30～100℃下進(jìn)行第一次中和反應(yīng)，同時(shí)經(jīng)酸洗工序?qū)]發(fā)的氨氣吸收后回流至一號反應(yīng)釜中，控制PH＝4.4～4.6為第一次中和反應(yīng)終點(diǎn)，停止投料后，繼續(xù)攪拌10～90分鐘，得到中間產(chǎn)品食品級磷酸一銨料漿；d.將c步驟得到的中間產(chǎn)品食品級磷酸一銨料漿進(jìn)行第二次固液分離，除去雜質(zhì)，過濾的食品級磷酸一銨料漿投入二號反應(yīng)釜中，濾餅送去復(fù)合肥加工廠；e.開動二號反應(yīng)釜的攪拌器，然后緩慢通入氨氣進(jìn)行第二次中和反應(yīng)，控制反應(yīng)液PH＝7.8～8.0作為第二次中和反應(yīng)終點(diǎn)，得到食品級磷酸二銨溶液，經(jīng)酸洗工序?qū)]發(fā)的氨氣吸收后回流至一號反應(yīng)釜中；f.將e步驟得到的食品級磷酸二銨溶液送至濃縮裝置中加熱濃縮，直至相對密度為1.20～1.30，揮發(fā)的氨氣經(jīng)酸洗流程吸收后返回一號反應(yīng)釜中；g.將f步驟的濃縮溶液移入結(jié)晶槽中，在溫度40℃以下冷卻結(jié)晶，形成食品級磷酸二銨結(jié)晶體；h.將g步驟的食品級磷酸二銨結(jié)晶體，進(jìn)行第三次固液分離，母液返回c或f步驟，結(jié)晶體經(jīng)過干燥后制得食品級磷酸二銨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用濕法磷酸生產(chǎn)食品級磷酸二銨的方法，其特征在于所述 的脫砷劑為P2S5，加入量為濕法磷酸中含砷量的1 1. 3倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用濕法磷酸生產(chǎn)食品級磷酸二銨的方法，其特征在于所述 的反應(yīng)設(shè)備包括不銹鋼反應(yīng)釜、內(nèi)襯聚四氟乙烯反應(yīng)釜和搪瓷反應(yīng)釜中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用濕法磷酸生產(chǎn)食品級磷酸二銨的方法，其特征在于所述 的濃縮設(shè)備是真空濃縮器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用濕法磷酸生產(chǎn)食品級磷酸二銨的方法，其特征在于所述 的離心設(shè)備包括第一、二次固液分離采用板框壓濾機(jī)，第三次固液分離采用離心機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用濕法磷酸生產(chǎn)食品級磷酸二銨的方法，其特征在于所述 的吸收設(shè)備包括鼓泡吸收塔、填料吸收塔和板式吸收塔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用濕法磷酸生產(chǎn)食品級磷酸二銨的方法，其特征在于所述 的干燥設(shè)備包括滾筒干燥器和振動篩干燥機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用濕法磷酸生產(chǎn)食品級磷酸二銨的方法，其特征在于所述 的設(shè)備的連接方式包括原料預(yù)處理釜與一號反應(yīng)釜的連接，一號反應(yīng)釜分別與板框壓濾機(jī) 及吸收塔的連接，二號反應(yīng)釜分別與板框壓濾機(jī)、真空濃縮器及吸收塔的連接，真空濃縮器分別與結(jié)晶槽及吸收塔的連接，結(jié)晶槽與離心機(jī)的連接，離心機(jī)與干燥器的連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用濕法磷酸生產(chǎn)食品級磷酸二銨的方法，是采用低成本的濕法磷酸為原料，經(jīng)除雜后與氨進(jìn)行兩次中和反應(yīng)，制得食品級磷酸二銨，并采用酸洗工序，將揮發(fā)的氣體原料回收使用，結(jié)晶母液循環(huán)使用或經(jīng)濃縮回收食品級磷酸二銨產(chǎn)品，提高產(chǎn)品得率，同時(shí)生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品用作復(fù)合肥原料。本發(fā)明不但大大降低了食品級磷酸二銨的生產(chǎn)成本，而且保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，避免二次污染，能耗較低，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
文檔編號C05G1/00GK101857213SQ20101019196
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者吳小海, 林軍, 蘇杰文, 馬釗松 申請人:廣西明利集團(tuán)有限公司