一种湿法磷酸循环法连续生产大颗粒工业级磷酸脲的方法技术

一种湿法磷酸连续生产工业级大颗粒磷酸脲的方法包括：（a)P2O5浓度为25～45%湿法磷酸和除杂的磷酸脲母液在反应槽预热至70~90℃后保温10~20 min；（b）向反应槽中加入尿素，控制反应液中尿素的浓度28%~35%，P2O5的浓度为35~38%，恒温反应60～90min；（c）反应料液循环真空浓缩至P2O5浓度为48~55%；（d）浓缩料浆两级冷却降温至5~30℃，加入晶种后保温4~8 h析出磷酸脲；（e）磷酸脲晶液经离心、水洗、干燥得工业级磷酸脲，洗水返回至一级冷却槽或母液槽；（f）母液加复合沉淀剂除杂，滤液返回至反应槽。该方法对湿法磷酸脲母液循环生产磷酸脲，提高了磷酸脲收率；以湿法磷酸为原料，相比净化磷酸和热法磷酸，大大降低了磷酸脲生产成本；复合沉淀剂有效的去除了SO42‑以及F、Mg和Al等杂质，降低了磷的损失。

【技术实现步骤摘要】
一种湿法磷酸循环法连续生产大颗粒工业级磷酸脲的方法
本专利技术属于磷化工领域，具体涉及一种湿法磷酸循环法连续生产大颗粒工业级磷酸脲的方法。
技术介绍
磷酸脲，化学式为CO(NH2)2.H3PO4，N含量为17.7%，P2O5含量为44.9%，水溶液呈酸性。磷酸脲是一种重要的无机精细化工产品和中间体，它在农业可作为聚磷酸铵中间体和高浓度氮-磷复合肥料，在畜牧业上被用作牛、羊、马等反刍动物青贮饲料保藏剂和饲料添加剂。近年来，在工业上磷酸脲也被广泛的用于木材的防火和阻燃涂料。国内多以热法磷酸和湿法净化磷酸生产磷酸脲，而国外主要以湿法磷酸为主。我国最早20世纪80年代开始生产磷酸脲，主要为热法磷酸，该法磷酸脲收率较高，但热法磷酸成本高且产能小，制约了磷酸脲的规模化生产；另一种以湿法净化磷酸生产磷酸脲，该法适用于具备湿法磷酸净化能力的企业，而我国具有湿法磷酸净化装置的企业并不多；近年来，国内对湿法磷酸为原料制备磷酸脲进行了研究。由于湿法磷酸中杂质种类及含量均很高，以湿法磷酸生产磷酸脲，一般需要加入活化剂及悬浮剂。如张群合成了RT-III活化剂，并将此活化剂加入至湿法磷酸制备了饲料级磷酸脲；程帆等以湿法磷酸为原料，以十二烷基苯磺酸或邻苯二甲酸为铁和铝等阳离子净化剂，制备了磷酸脲，但收率较低，仅为51.2%；李凯以湿法磷酸和尿素为原料、十二烷基硫酸钠为反应活化剂，聚乙烯吡咯烷酮为悬浮剂制备了合格的饲料级磷酸脲；胡秀英等《杂质对磷酸脲结晶的影响》研究了湿法磷酸中F-、SO42-、Al3+和Fe3+等杂质对磷酸脲产品收率、纯度及结晶时间的影响，结果表明，Al3+和Fe3+在酸性介质中形成了Al(H2O)63+和Fe(H2O)63+，产生了稀释效应，降低了磷酸脲的结晶率，延长了结晶时间，而SO42-延长了结晶时间，F-的存在则有利于提高磷酸的收率。由于原料湿法磷酸中含有较多杂质，在磷酸脲生产过程中，这些杂质（包括F-/SiF62-、SO42-、Fe3+和Al3+等）大部分被带到母液中。国外，湿法磷酸脲母液多用于生产肥料用磷酸脲，产品价值较低。若磷酸脲母液无处理直接返回至反应系统，则杂质会在系统中积累，进而带入到产品中，最终影响磷酸脲产品收率和纯度。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供了一种湿法磷酸脲母液循环、收率高的工业级大颗粒磷酸脲生产方法，可以有效的利用磷酸脲母液循环生产磷酸脲，提高了磷酸脲的收率。本专利技术目的是通过以下步骤实现的：一种湿法磷酸循环生产大颗粒工业级磷酸脲的方法包括（a)含P2O5的湿法磷酸母液在反应槽预热至70~90℃后保温10~20min；（b）向反应槽中加入尿素，控制反应液中尿素的浓度28%~35%，P2O5的浓度为35~38%，恒温反应60～90min；（c）反应料液循环真空浓缩至P2O5浓度为48~55%；（d）浓缩料浆两级冷却降温至5~30℃，加入晶种后保温4~8h析出磷酸脲；（e）磷酸脲晶液经离心、水洗、干燥得工业级磷酸脲，洗水返回至一级冷却槽或母液槽；（f）磷酸脲母液加复合沉淀剂除杂，脱杂磷酸脲母液返回至反应槽。进一步讲，所述含P2O5的湿法磷酸母液浓度为30~35%湿法磷酸，F含量为0.5~1.5%，SO42-含量为3.0~6.5%；在反应槽中，磷酸浓度为30~40%，尿素浓度为28~35%，反应温度为70~85℃，反应时间为70~90min。进一步讲，反应液蒸发浓缩的真空度为-0.04~-0.07Mpa，温度为75~90℃，浓缩后P2O5浓度为45~50%。进一步讲，所述反应液冷却采用两级降温，一级降温采用循环水降温至30~40℃，一级冷却槽中搅拌速度为100~150r/min；在二级冷却槽中，反应液用冷冻水继续降温至20~35℃，然后再加入晶种，在搅拌情况下恒温4~8h析出粗磷酸脲晶体。进一步讲，二级冷却结晶槽中搅拌装置为框式搅拌桨，转速为5~20r/min；进一步讲，所述磷酸脲晶液经离心分离后得粗磷酸脲晶体，粗磷酸脲用脱盐水洗涤至含氟量≤0.03%，洗涤液回收至一级冷却槽或磷酸脲母液槽；进一步讲，洗涤后的磷酸脲晶体输送至流化床，在50~80℃条件下干燥至含水量≤0.5%。进一步讲，磷酸脲母液加入复合沉淀剂反应1~4h后过滤。进一步讲，复合沉淀剂由碳酸钙与铵盐组成；所述的铵盐为碳酸氢铵和氟化铵中的至少一种。进一步讲，所述的复合沉淀剂的碳酸钙加入量与磷酸脲母液中SO42-物质的量之比为0.8~1.1：1，磷酸脲母液中F与NH4+的物质的量之比为2-5：1。进一步讲，复合沉淀剂与磷酸脲母液反应温度为40-70℃，搅拌反应时间为30~40min，沉降时间为1~3h。进一步讲，复合沉淀剂与磷酸脲母液反应后SO42-去除率达80~95%，F去除率为40~70%，镁去除率大于80%，铝去除率大于60%，P2O5损失为3~8%。本专利技术提供的一种湿法磷酸循环法生产工业级大颗粒磷酸脲的方法，与以往技术相比具有以下优点：对湿法磷酸脲母液进行除杂后返回至反应槽中循环利用生产磷酸脲，提高了磷酸脲收率；采用湿法磷酸为原料，相比净化磷酸和热法磷酸，大大降低了磷酸脲生产成本；加入碳酸钙和铵盐复合沉淀剂，有效的去除了SO42-以及F、Mg和Al等杂质的同时，使得磷的损失控制在3~8%。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1为为湿法磷酸循环法生产工业级磷酸脲的工艺流程。具体实施方式实施案例1如图1所示，向反应槽中加入含P2O5的湿法磷酸母液，优选的湿法磷酸母液浓度为25～35%，并搅拌，控制转速为100~150r/min，通入蒸汽控制反应器温度为70~90℃；保温10~20min后向反应槽中加入尿素，控制反应液中尿素的浓度28%~35%，P2O5的浓度为35~38%；反应60～90min后，料液进入循环式真空器中，在-0.06Mpa，80℃条件下浓缩至P2O5浓度为48~50%；浓缩后反应物料一级降温至40℃后，接着在二级冷却槽中加入晶种，继续降温至30℃，冷却保温4h结晶后析出磷酸脲；磷酸脲晶液经离心机分离后，粗磷酸脲晶体用脱盐水洗涤至含氟量为0.04%，洗涤后的磷酸脲送至流化床干燥器，在60℃条件下干燥至含水量≤1.0%，即得工业级磷酸脲，洗水返回至一级冷却槽；磷酸脲母液加入复合沉淀剂，在50℃条件下保温2-3h，经板框压滤后，脱杂磷酸脲母液返回反应槽循环利用，优选的，复合沉淀剂由碳酸钙与铵盐组成；所述的铵盐为碳酸氢铵和氟化铵中的至少一种，复合沉淀剂的碳酸钙加入量与磷酸脲母液中SO42-物质的量之比为0.8~1.1：1，磷酸脲母液中F与NH4+的物质的量之比为2-5：1，复合沉淀剂与磷酸脲母液反应温度为40-70℃，搅拌反应时间为30~40min，沉降时间为1~3h；复合沉淀剂与磷酸脲母液反应后SO42-去除率达80~95%，F去除率为40~70%，镁去除率大于80%，铝去除率大于60%，P2O5损失为3~8%。实施案例2以实施例1的生产方法及工艺参数进行，不同之处如下陈述，在反应槽中除加入P2O5浓度为25～35%湿法磷酸外，当洗水中氟含量较高时，将案例1中洗水返回至母液槽；浓缩后反应物料一级降温至40℃后，接着在二级冷却槽中加入晶种，继续降温至25℃，冷却保温3h结晶后析出磷酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种湿法磷酸循环生产大颗粒工业级磷酸脲的方法，其特征在于：所述方法包括;（a) 含P2O5 的湿法磷酸母液在反应槽预热至70~90℃后保温10~20 min；（b）向反应槽中加入尿素，控制反应液中尿素的浓度28%~35%，P2O5的浓度为35~38%，恒温反应60～90min；（c）反应料液循环真空浓缩至P2O5浓度为48~55%；（d）浓缩料浆两级冷却降温至5~30℃，加入晶种后保温4~8 h析出磷酸脲；（e）磷酸脲晶液经离心、水洗、干燥得工业级磷酸脲，洗水返回至一级冷却槽或母液槽；（f）磷酸脲母液加复合沉淀剂除杂，脱杂磷酸脲母液返回至反应槽。

【技术特征摘要】
1.一种湿法磷酸循环生产大颗粒工业级磷酸脲的方法，其特征在于：所述方法包括;（a)含P2O5的湿法磷酸母液在反应槽预热至70~90℃后保温10~20min；（b）向反应槽中加入尿素，控制反应液中尿素的浓度28%~35%，P2O5的浓度为35~38%，恒温反应60～90min；（c）反应料液循环真空浓缩至P2O5浓度为48~55%；（d）浓缩料浆两级冷却降温至5~30℃，加入晶种后保温4~8h析出磷酸脲；（e）磷酸脲晶液经离心、水洗、干燥得工业级磷酸脲，洗水返回至一级冷却槽或母液槽；（f）磷酸脲母液加复合沉淀剂除杂，脱杂磷酸脲母液返回至反应槽。2.根据权利要求1所述以湿法磷酸循环生产大颗粒工业级磷酸脲的方法，其特征在于：所述含P2O5的湿法磷酸母液的浓度为30~35%，F含量为0.5~1.5%，SO42-含量为3.0~6.5%；在反应槽中，磷酸浓度为30~40%，尿素浓度为28~35%，反应温度为70~85℃，反应时间为70~90min。3.根据权利要求1或2所述一种湿法磷酸循环生产大颗粒工业级磷酸脲的方法，其特征在于：反应液蒸发浓缩的真空度为-0.04~-0.07Mpa，温度为75~90℃，浓缩后P2O5浓度为45~50%。4.根据权利要求1或2所述一种湿法磷酸循环生产大颗粒工业级磷酸脲的方法，其特征在于：所述反应液冷却采用两级降温，一级降温采用循环水降温至30~40℃，一级冷却槽中搅拌速度为100~150r/min；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李攀红，肖林波，方超，田承涛，周玲玲，徐思红，
申请(专利权)人：湖北三宁化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42