專利名稱：一種制取磷酸銨的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制取磷酸銨化肥的化工生產方法。
目前國內外生產的磷酸銨都是采用中和法。這種方法是首先將磷酸濃縮到一定濃度后，氨化干燥;或者先將磷酸與氨中和，再濃縮干燥，以制得磷酸銨。上述無論哪種中和方法，都要消耗大量能源而蒸發(fā)掉磷酸帶來的水份，同時還必須增加設備。采用磷酸濃縮，蒸發(fā)器內部易結疤，設備腐蝕嚴重，同時逸出的氟化物氣體需要處理;若采用磷酸銨溶液濃縮，則耗能量更大，而且產品的質量也不高。
本發(fā)明的目的在于利用烷基叔胺能夠與磷酸締合的原理，以化學方法將低濃度磷酸濃縮，同時去除金屬離子雜質，解決蒸發(fā)器結疤問題，而且節(jié)約能源，提高質量，降低成本，為我國制取磷酸銨開辟一條新途徑。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的它是采用磷酸、氯化銨、氨為主要原料制取磷酸銨的方法，其特征在于用烷基叔胺做締合劑，與磷酸締合成烷基叔胺磷酸鹽，然后①用氯化銨做置換劑，將烷基叔胺磷酸鹽的磷酸根離子置換出來，而生成磷酸二氫銨，烷基叔胺鹽酸鹽與氨作用生成氯化銨而用于上述置換反應，再生后的烷基叔胺循環(huán)使用。
②或者直接與氨反應而制取磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸三銨，再生后的烷基叔胺循環(huán)使用。
從而構成一個由締合、置換、再生所組成的工藝方法。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
以下將結合圖1詳細描述本發(fā)明制取磷酸銨的工藝方法。主要有締合、置換、再生三步，現(xiàn)分述如下1、締合反應締合劑是含有氨的碳氫化合物，通式為R3N即烷基叔胺，其三個烴基中的每個烴基為游離官能團形式的烷基，烷基的炭原子數(shù)在六個以上，它極難溶于水，但能夠和磷酸、硫酸、氟硅酸等發(fā)生締合反應。
將低濃度的濕法過濾的磷酸輸入反應器中，按照磷酸和烷基叔胺的摩爾比為1∶0.2～2的量，投入叔胺。在溫度為10～160℃下，攪拌混合0.1～5小時，進行締合反應，其主要反應為
濕法過濾磷酸中少量的硫酸、氟硅酸則發(fā)生副反應
然后靜置，使得兩相分離，下層為水相，基本不含酸，但酸中的Ca、Mg、Al、Na等金屬陽離子殘留其中。上層為有機相，即締合生成的烷基叔胺磷酸鹽，從而達到了提高濃度與締化的目的。
2、置換反應將下述3中再生反應得來的氯化銨溶液與結晶析出磷酸二氫銨后的母液混合，按照烷基叔胺磷酸鹽的磷酸與氯化銨的摩爾比為1∶0.5～1.5的量輸入到反應器中去，在10～160℃下，攪拌混合0.1～5小時，進行置換反應。
少量的烷基叔胺硫酸鹽和烷基叔胺氟硅酸鹽也同樣發(fā)生置換反應
靜置使其兩相分層，下層為水相，分出水層，并用氨水中和至PH＝3.5～8.5，然后過濾，去掉其沉淀物氟硅酸銨，濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮，結晶析出磷酸二氫銨，母液返回到下一次的置換。有機相在上層為烷基叔胺鹽酸鹽。
3、再生反應將氨溶入結晶析出氯化銨后的母液中，按照烷基叔胺鹽酸鹽中氯化氫與氨的摩爾數(shù)比為1∶0.8～1.4的量投入到反應器中，在10～160℃下，攪拌混合0.1～5小時，進行再生反應。
靜置至兩相分層，下層為水相即氯化銨液，供給上述置換反應使用。上層可作為原料重新投料使用。
或者將結晶析出磷酸銨的母液溶入氨氣，按照烷基叔胺磷酸鹽中磷酸與氨的摩爾比為1∶0.5～3.5的量，投入到裝有烷基叔胺磷酸鹽的反應器中，在10～160℃下，攪拌混合0.1～5小時，進行再生反應。
靜置至兩相分層，上層為水相即磷酸銨溶液，分出后濾除沉淀物氟硅酸銨雜質，濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮，結晶析出磷酸二氫銨或磷酸氫二銨或磷酸三銨，母液中溶于氨后用于下一次再生。上層為有機相，即再生后的烷基叔胺，用于下次重新投料。
本發(fā)明由于采用化學方法將低濃度磷酸濃縮，同時去除金屬離子雜質，因此具有磷酸銨溶液蒸發(fā)量小，節(jié)省大量能源，而且生產成本低，產品質量高，建設投資少，適用于大規(guī)模連續(xù)化的化肥生產。
本發(fā)明通過下述的實例將進一步闡述實例1用30%濕法過濾磷酸100公斤(折100%磷酸30公斤)，液氨5.3公斤(折100%氨5.2公斤)，以烷基叔胺為締合劑，并循環(huán)使用，經(jīng)締合、置換、再生，生產出磷酸二氫銨35.7公斤，其中磷酸的收率為94%，氨的收率為95%。本實例中主要反應的工藝條件是①締合摩爾比H3PO4∶R3N＝1∶0.4～1.5反應溫度20～100℃攪拌混合時間0.5～3小時②置換摩爾比H3PO4∶NH4Cl＝1∶0.8～1.2反應溫度40～140℃攪拌混合時間0.5～3小時③再生摩爾比HCl∶NH3＝1∶1.0～1.2反應溫度40～120℃攪拌混合時間0.5～3小時磷酸二氫銨的產品質量項目名稱質量指標氮(N)11%五氧化二磷(P2O5) 57%水份1.5%實例2用30%濕法過濾磷酸300公斤(折成100%磷酸90公斤)，液氨31.4公斤(折100%氨31公斤)，以烷基叔胺為締合劑并循環(huán)使用，經(jīng)氨再生，生產出磷酸二氫銨化肥35.7公斤，磷酸氫二銨化肥41.7公斤，磷酸三銨化肥64.5公斤。磷的收率94%，氨的收率93.7%。本實例中主要反應的工藝條件是①締合摩爾比H3PO4∶R3N＝1∶0.3～1.4反應溫度20～100℃攪拌混合時間0.5～3小時②摩爾比制取磷酸二氫銨 H3PO4∶NH3＝1∶0.6～1.3制取磷酸氫二銨 H3PO4∶NH3＝1∶1.6～2.3制取磷酸三銨 H3PO4∶NH3＝1∶2.7～3.5反應溫度40～140℃攪拌混合時間0.5～3小時磷酸二氫銨的產品質量項目名稱質量指標氮(N)11%五氧化二磷(P2O5) 57%水份1.5%磷酸氫二銨產品質量項目名稱質量指標氮(N)19%五氧化二磷(P2O5) 49%水份2%磷酸三銨的產品質量項目名稱質量指標氮(N)18%五氧化二磷(P2O5) 32%水份5%
權利要求
1.一種采用磷酸、氯化銨、氨為主要原料，制取磷酸銨的方法，其特征在于用烷基叔胺做締合劑，與磷酸締合成烷基叔胺磷酸鹽，然后①用氯化銨做置換劑，將烷基叔胺磷酸鹽的磷酸根離子置換出來，而生成磷酸二氫銨，所生成的烷基叔胺鹽酸鹽與氨作用生成氯化銨而用于上述的置換反應，再生后的烷基叔胺循環(huán)使用。②或直接與氨反應而制取磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸三銨，再生后的烷基叔胺循環(huán)使用。從而構成一個由締合、置換、再生所組成的生產工藝流程。
2.根據(jù)權利要求1所述的制取磷酸銨的方法，其特征在于締合劑叔胺的三個烴基，每個烴基都是游離官能團形式的烷基，烷基的碳原子都在六個以上。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的制取磷酸銨的方法，其特征在于磷酸和烷基叔胺在反應中的投入量，按摩爾比磷酸∶烷基叔胺＝1∶0.2～2，在10～160℃下，攪拌0.1～5小時進行締合反應。
4.根據(jù)權利要求1所述的制取磷酸銨的方法，其特征在于烷基叔胺磷酸鹽中的磷酸與氯化銨在反應中的摩爾比為1∶0.5～1.5的量投入，在10～160℃下，攪拌0.1～5小時進行置換反應。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的制取磷酸銨的方法，其特征在于烷基叔胺鹽酸鹽與溶在氯化銨中的氨進行再生反應，烷基叔胺鹽酸鹽中氯化氫與氨的摩爾比為氯化氫∶氨＝1∶0.8～1.4，在10～160℃下，攪拌0.1～3小時。
6.根據(jù)權利要求1所述的制取磷酸銨的方法，其特征在于烷基叔胺磷酸鹽與氨或溶有氨的磷酸銨溶液進行再生反應，烷基叔胺磷酸鹽中磷酸與氨的摩爾比為1∶0.5～3.5的量投入，在10～160℃下攪拌0.1～5小時。
7.根據(jù)權利要求6所述的制取磷酸銨的方法，其特征在于磷酸銨是指磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸三銨。
全文摘要
一種制取磷酸銨的方法是在烷基叔胺的作用下，將磷酸、特別是低濃度的濕法磷酸提濃，并去除其金屬離子雜質，然后與氯化銨置可制取磷酸二氫銨；或與氨作用可制取磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸三銨。本法與傳統(tǒng)的中和法比較，濃縮量小，節(jié)能效果良好，蒸發(fā)時不結疤，也無氟化物氣體逸出和較強的腐蝕作用，因而投資省、成本低、質量好，適合于大規(guī)模、連續(xù)化的化肥生產。
文檔編號C01B25/28GK1033261SQ87107998
公開日1989年6月7日 申請日期1987年11月25日 優(yōu)先權日1987年11月25日
發(fā)明者王志仁 申請人:沈陽化工綜合利用研究所