磷肥工艺过程风险分析

磷铵生产工艺过程风险分析

磷肥车间工艺过程风险分析

工艺原理

1.磷酸二铵

用氨将酸中和到PH=8制得磷酸二铵，它的稳定性较磷酸一铵差。当温度90℃时就有明

显的氨分解出来。随温度的升高分解剧烈增加。

磷酸二铵在不同温度下的氨压如下表4所示。

表4

从上表4中可看出磷酸二铵如果在高于80℃进行干燥作业,就会明显增加氨损失。

磷酸二铵也同样易溶于水,其大水中溶解度如下表5所示。

表5磷酸二铵在水中的溶解度表5

温度(℃) O 10 20 30 40 50 60 70 160 250 溶解度(%) 30 38.6 40.8 42.9 45.0 47.2 49.3 51.4 74.8 100.0 磷酸二铵在很大程度上水解,水解率取决于它在水中的浓度,尤其在稀溶液中,水解率超

过20%。

磷酸二铵水溶液中水解数据表6

磷酸二铵容易形成稳定的过饱和溶液。空气中的水份含量（P H2O），对磷酸二铵分解速度有

影响,水蒸汽从空气中冷凝到固体颗粒表面,冷凝的水分量与P H2O成正比,与温度成反比。在冷

凝到固体颗粒表面的水膜中发生了磷酸二铵的水解。

(NH4)2HP04+H2O NH4H2P04 +[NH4OH]

NH40H NNH3+H2O

2、湿法磷酸的氨化

磷酸有三个氢离子,它们可以依次被氨中和,生成磷酸一铵(MAP)、磷酸二铵(DAP)及磷酸三铵

H3P04 (液) +NH3 (气) === NH4H2P04(固)+热量

H3P04 (液) +2NH3 (气)===(NH4)2HP04(固)+热量

H3P04 (液)+3NH3 (气) === (NH4)3P04(固)+热量

纯的磷酸氨盐都是白色晶体,其中磷酸一铵最稳定、磷酸二铵次之,磷酸三铵最不稳定，不宜作肥料使用。

工业生产中,因磷酸中所含有的杂质不同,产品颜色并不都是白色,在磷酸中和过程中，并不都是生产单一的磷酸一铵和磷酸二铵产品,而是两种物质同时存在,具体化学反应方程式: 3H20+P205+2mNH3===2(m-1)(NH4)2HP04+2(2-m)NH4H2P04+Q

m：N/P摩尔比

纯磷酸和氨中和是瞬间即可完成的快速反应,过程的总速度只取决于气氮分子扩散进入磷酸的传质速度。因此,凡是能够强化这一传质过程的手段,均可加快中和过程的速度,如提高原料温度、增大压力等。工业生产磷铵肥料通常都用湿法磷酸,湿法磷酸中经常含有铁、铝、镁、钙、氟、硫和硅等杂质,在氨中和过程中这些杂质将生成各种复杂化合物,它们将严重影响料浆的物性及磷铵产品的组成和性质。

中和过程放出的热量很大, 生产中利用反应热蒸发除去溶液中的一部份水份。

2.1中和过程中还可能生成的沉淀物

由于湿法磷酸含有较多杂质,因此它的中和反应要比纯磷酸复杂得多,酸中的杂质将在中

和过程中生成一系列复杂化合物,而影响到料浆的物性和产品组成,这些复杂化合物是随氨化料浆PH 值的升高而分别析出的,如表10所示。表10

从表10可以看出，PH=2时形成复合物(Fe ·Al)NH 4(P04)2·6H 2O ，它不溶于水,但属有效磷；氨化到PH=2.3时形成复合物(Fe ·Al)NH 4(HP04)2·0.5H 2O 、(Fe ·Al)NH 4(HP04)2·H 2O 及(Fe ·Al) NH 4HP04F 2，化合物中磷都属于有效磷;氨化到PH=4.3-5.6则生含镁化合物,它们溶于中性柠檬酸盐溶液, PH>6则生成枸不溶物,此外,溶于酸中的硅在中和过程中可能形成氧化硅凝胶。

湿法磷酸中杂质的存在不仅影响料浆的粘度和产品中P 2O 5的溶解性,同时对产品组成也有很大的影响。S02-

4、SiF 2-

6等会使产品N ：P 2O 5比值增高; Ca 2+、Fe 3+、Al 3+、Mg 2+、SiF 2-

6等会使比值降低,镁含量高还会增加产品吸湿性及增白性。 2.3中和过程操作条件和选择 2.3.1中和度

中和度直铵影响到磷铵产品的组成, P 2O 5的水溶率,生产过程的氮损失,氟逸出率和料浆粘度等,它是中和过程重要的控制指标。

造粒机内中和度:生产DAP时控制在1.7-2.0;生成MAP控制O.95-1.15;生产NPK时控制为1.2-1.75。

2.3.2料浆温度

磷酸与氨中和的反应热,除了把料浆温度升高到沸点以外,同时还可以蒸发掉相当一部分水份,允许中和料浆有相当高的温度,既可防止固体磷铵析出,保持料浆有良好的流动性，又可使干燥过程节省燃料。

十字管反应器料浆温度: 110-150℃

2.3.3 磷酸浓度

在条件允许的情况下,一般来说,磷酸浓度愈高,所得中和料浆的含水率愈低,系统生产能力愈大能耗愈低,但这受到磷酸浓缩系统的制约,有一个系统工程的最佳状态,一直生产DAP 时磷酸浓度在43%P205以上为益。

（PCR）十字管反应器只要1-2秒钟,必须严格控制操作条件。

2.4 氨化粒化及干燥过程

达到一定指标要求的磷铵料浆,被喷射到造粒机物料床上,在这里与循环返料充分混合，借涂布、粘结及自成粒作用,在物料床上滚动成一定粒度的颗粒物料,同时继续通过氨中和到产品所需要的品位,并借助反应热进一步蒸发掉一部分水份,然后通过溜槽落入干燥机中。

当生产NPK时，钾盐、硝铵(或尿素)及填料直接加入返料系统然后再进入造粒机与料浆混合造粒。

在干燥机内,固体物料与热气流并流干燥,达到水份含量要求的物料自干燥机排出，一部分经筛分、冷却(包裹)、包装出厂,另一部分(大部分)经破碎,返回造粒机作为返料循环使用。

3、磷酸会对操作人员造成危害,详见下表：

品名：磷酸

物质的理化性质