一种湿法磷酸制备磷酸二氢铵并联产磷酸二氢钾的方法技术

本发明专利技术涉及化学工程技术领域，涉及工业冷却结晶技术领域，具体的是湿法磷酸制备磷酸二氢铵并联产磷酸二氢钾的方法；包括以下步骤：(1)脱硫反应(2)一次中和(3)二次中和(4)浓缩(5)结晶(6)复分解(7)结晶(8)重结晶(9)后处理；本研究以湿法磷酸为原料，采用特殊的湿法磷酸净化工艺‑湿法磷酸氨法净化工艺，使得过去难去除的杂质阳、阴离子通过快速沉淀析出方式分离出去，实现了湿法磷酸的廉价净化和IMAP和IMKP生产同步，湿法磷酸直接制备工业级磷酸二氢铵并联产工业级磷酸二氢钾工艺中离心滤渣及部分滤液经调浆后用于NPK复合肥生产，实现装置无废渣、废水及废气排放。

A method for the preparation of wet process phosphoric acid two ammonium hydrogen phosphate and potassium dihydrogen phosphate production

The present invention relates to the technical field of chemical engineering, which relates to the technical field of industrial cooling crystallization, particularly the wet process phosphoric acid two ammonium hydrogen phosphate and potassium dihydrogen phosphate production; comprises the following steps: (1) the desulfurization reaction (2) and a two (3) and (4) concentration (5) crystal (6) double decomposition (7) crystal (8) recrystallization (9) postprocessing; based on the wet process phosphoric acid as raw material, using special wet phosphoric acid purification process of wet process phosphoric acid ammonia purification process, so that in the past the impurity cation and anion difficult to remove precipitate from the way through the rapid separation, the purification and cheap IMAP IMKP and synchronous production of wet process phosphoric acid, ammonium hydrogen phosphate by two industrial grade and industrial grade production process of potassium dihydrogen phosphate residue and filtrate by centrifugation after pulp for the production of NPK compound fertilizer for wet process phosphoric acid, to achieve no waste residue, waste water and device Exhaust emissions.

【技术实现步骤摘要】
一种湿法磷酸制备磷酸二氢铵并联产磷酸二氢钾的方法
本专利技术涉及化学工程
，涉及工业冷却结晶
，具体的是湿法磷酸制备磷酸二氢铵并联产磷酸二氢钾的方法。
技术介绍
工业级磷酸二氢铵简称TMAP，分子式NH4H2PO4，无色透明正方晶系晶体，易溶于水，微溶于醇，不溶于丙酮，在空气中较稳定，加热至100℃时有小部分分解。广泛用作滴灌肥料、医药、酵母培养碳素营养源、饲料添加剂、阻燃剂及灭火剂等，工业级磷酸二氢钾(IMKP)作为磷酸盐工业的重要产品之一，广泛应用于抗菌素培养剂、饲料添加剂、催化剂及高端农用肥料等，磷矿属于不可再生资源，随着国际市场对工业级磷酸二氢铵，工业级磷酸二氢钾产品需求量日益增大，和世界高品位磷矿资源的迅速枯竭，导致该产品的价格居高不下。IMAP和IMKP生产方法分为热法磷酸氨化法和湿法磷酸净化法，上述工艺技术综合效益较差，生产技术水平较低，热法磷酸和湿法净化磷酸是一类需要消耗大量能源或有机溶剂的高能耗高风险产品，在能源日趋紧张及环保意识逐步强化的当今，采用低能耗、生产成本比热法磷酸或湿法净化磷酸中和法低20％-30％的湿法磷酸直接制备高效、高附加值、环境友好的IMAP和IMKP产品，具有非常好的经济、社会效益和生态效益，如申请号201610220771.0《湿法磷酸生产磷酸二氢铵的方法》一种湿法磷酸生产磷酸二氢铵的方法，具体步骤为：以湿法磷酸中和液为初始原料，将其浓缩至密度为1.36～1.38g/cm3的浓缩液后倒入结晶器中开始冷却结晶反应，在240～350r/min的搅拌速率下于95℃加入平均粒度为120～280μm的晶种控制磷酸二氢铵结晶成核，降温至70℃恒温结晶反应10～360min使细小晶体均匀成长，降温至50℃恒温结晶反应10～180min使晶体充分成长，再降温至35～40℃恒温结晶反应10～180min使晶体完全成长，然后过滤，洗涤，干燥，得到晶形完整、粒度分布均匀且平均粒度为730～1000μm的磷酸二氢铵晶体；如申请号201510621781.0《一种湿法磷酸制备磷酸二氢钾方法》将湿法磷酸经过两步反应，制备磷酸二氢钾，首先将湿法磷酸与氨水反应，调节料浆的pH值在3.0-7.0之间，使得湿法磷酸中的Fe、Al等阳离子以及F、Si等阴离子杂质得到去除，达到了净化湿法磷酸的目的，然后利用净化后的磷铵料浆与氢氧化钾、碳酸钾或者碳酸氢钾进行反应，在真空度为0-0.01MPa，85-95℃的温度进行蒸发结晶制备高品质的磷酸二氢钾；但是目前的湿法磷酸直接制备时无法实现IMAP和IMKP联产。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题，提供了一种湿法磷酸制备磷酸二氢铵并联产磷酸二氢钾的方法。具体是通过以下技术方案来实现的：一种湿法磷酸制备磷酸二氢铵并联产磷酸二氢钾的方法，包括以下步骤：(1)脱硫反应：先用工业水稀释湿法磷酸，再在70～80℃下，将磷矿浆与所述稀释料按1～1.2：1的摩尔比混合，搅拌时间≥30min，停止搅拌，通过离心机分离，得脱硫渣和脱硫清液；磷矿浆作为脱硫剂不仅降低了湿法磷酸中硫酸根的含量，而且提升了磷酸浓度，同时也脱除了磷酸中的部分硅和氟，脱硫反应效果显著。(2)一次中和：将脱硫清液泵入一次中和器中，加入液氨，调节溶液pH值为4.5～5.0，反应温度为90～100℃，再通过离心机分离，得一次中和渣和一次中和清液；湿法磷酸进行氨中和反应过程中绝大部分铁、铝、镁及氟等杂质在不同pH值条件下生成不同类型的非水溶性复杂化合物，一次中和反应使料浆中的铁、铝脱除率达80％左右，镁脱除率达30％左右。(3)二次中和：将一次中和清液泵入二次中和器中，加入液氨，调节溶液pH值为8.5～9.0，再通过离心机分离，得二次中和渣和二次中和清液；为了去除碱性条件下脱除滤液中影响产品外观的硅、氟及影响水溶磷的镁等残余杂质离子，二次中和反应使料浆中的镁脱除率达85％以上，硅脱除率达80％左右，氟脱除率达40％以上，避免直接一次中和反应料浆直接进行浓缩结晶，导致IMAP产品易结块，且产品养分不稳当的情况，通过二次中和后，IMAP产品不易结块，且产品中水溶磷含量及总养分达到国家标准。(4)浓缩：用高纯磷酸调节二次中和清液的pH值为4.3～4.5，得调节料，然后将调节料泵入多效闪蒸室内依次循环，在100～110℃条件下进行浓缩，得磷酸二氢铵浓缩料；在浓缩时对温度进行限定，使得料浆处于非饱和区域，避免结晶的发生，同时，有助于对后续冷却结晶操作的控制。(5)结晶：将磷酸二氢铵浓缩料送至结晶器，在30r/min的速度下进行搅拌，当浓缩料温度降至75℃时，将搅拌速度降至5r/min，待温度降至常温后，再通过离心机分离，得磷酸二氢铵晶体和磷酸二氢铵母液，将磷酸二氢铵晶体通过干燥机干燥即制得含水量≤0.30％工业级磷酸二氢铵；通过调整搅拌速度控制IMAP晶体大小均匀度，加速不稳定晶核的溶解，促使稳定晶核的产生，当体系中产生大量均匀的IMAP晶核时，降低搅拌速度，避免晶体间的碰撞及碎晶的产生，促使晶核与饱和溶液间的传质，稳定晶核的成长速度。(6)复分解：用工业水将磷酸二氢铵母液稀释后，加入氯化钾使得磷酸二氢铵和氯化钾的摩尔比为1：1.4～1.6，升温至90～100℃，反应2h后，通过离心机分离，得复分解渣和复分解清液，用高纯磷酸调节复分解清液的pH值为4.0～4.5，再通过多效闪蒸室内依次循环，得磷酸二氢钾浓缩料；(7)结晶：将磷酸二氢钾浓缩料送至结晶器，待温度降至50～55℃后，通过离心机分离，得磷酸二氢钾晶体和结晶液；(8)重结晶：将磷酸二氢钾晶体送至重结晶室，再通过离心机分离得磷酸二氢钾重结晶体和重结晶液，将磷酸二氢钾重结晶体通过干燥机干燥即制得含水量≤0.30％工业级磷酸二氢钾；(9)后处理：脱硫渣、一次中和渣、二次中和渣、复分解渣和结晶液送入调浆槽调浆，然后送至NPK复合肥生产车间，将重结晶液送入复分解反应槽循环使用。所述的稀释湿法磷酸，是指用工业水将酸度为45％的湿法磷酸稀释成酸度为25％的过程。所述的磷矿浆，含水量为30～38％，比重≥1.8。所述的一次中和，其反应中和度为1.10～1.12。所述的二次中和，其反应中和度为2.11～2.13。所述的磷酸二氢铵浓缩料，其比重≥1.35。所述的脱硫渣，其P2O5含量为5.11％；所述一次中和渣，其P2O5含量为30.11％，N含量为5.75％；所述的二次中和渣，其P2O5含量为35.70％，N含量为7.66％；所述的结晶液，其成分含量如下：w(P2O5)＝7.67％,w(K2O)＝11.22％,w(N)＝3.22％,w(Cl)＝13.09％。所述的干燥机，其床体温度≤120℃，干燥机尾气温度为40～60℃。原理说明：浓缩后的二水法湿法磷酸中含有大量金属离子杂质，如Mg2+、Ca2+、Fe3+、Al3+、SO42-及SiF62-等，在湿法磷酸与氨中和反应过程中，这些杂质将生成多种复杂化合物，并将严重影响料浆粘度以及磷铵产品组成、物性和P2O5溶解性等。含有大量杂质的湿法磷酸与氨中和反应过程中可发生如下反应：(1)、H3PO4+NH3→NH4H2PO4(2)、H2SO4+NH3+NH4H2PO4→NH4HSO4·NH4H2PO4(3)、H3SiF6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿法磷酸制备磷酸二氢铵并联产磷酸二氢钾的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)脱硫反应：先用工业水稀释湿法磷酸，再在70～80℃下，将磷矿浆与所述稀释料按1～1.2：1的摩尔比混合，搅拌时间≥30min，停止搅拌，通过离心机分离，得脱硫渣和脱硫清液；(2)一次中和：将脱硫清液泵入一次中和器中，加入液氨，调节溶液pH值为4.5～5.0，反应温度为90～100℃，再通过离心机分离，得一次中和渣和一次中和清液；(3)二次中和：将一次中和清液泵入二次中和器中，加入液氨，调节溶液pH值为8.5～9.0，再通过离心机分离，得二次中和渣和二次中和清液；(4)浓缩：用高纯磷酸调节二次中和清液的pH值为4.3～4.5，得调节料，然后将调节料泵入多效闪蒸室内依次循环，在100～110℃条件下进行浓缩，得磷酸二氢铵浓缩料；(5)结晶：将磷酸二氢铵浓缩料送至结晶器，在30r/min的速度下进行搅拌，当浓缩料温度降至75℃时，将搅拌速度降至5r/min，待温度降至常温后，再通过离心机分离，得磷酸二氢铵晶体和磷酸二氢铵母液，将磷酸二氢铵晶体通过干燥机干燥即制得含水量≤0.30％工业级磷酸二氢铵；(6)复分解：用工业水将磷酸二氢铵母液稀释后，加入氯化钾使得磷酸二氢铵和氯化钾的摩尔比为1：1.4～1.6，升温至90～100℃，反应2h后，通过离心机分离，得复分解渣和复分解清液，用高纯磷酸调节复分解清液的pH值为4.0～4.5，再通过多效闪蒸室内依次循环，得磷酸二氢钾浓缩料；(7)结晶：将磷酸二氢钾浓缩料送至结晶器，待温度降至50～55℃后，通过离心机分离，得磷酸二氢钾晶体和结晶液；(8)重结晶：将磷酸二氢钾晶体送至重结晶室，再通过离心机分离得磷酸二氢钾重结晶体和重结晶液，将磷酸二氢钾重结晶体通过干燥机干燥即制得含水量≤0.30％工业级磷酸二氢钾；(9)后处理：脱硫渣、一次中和渣、二次中和渣、复分解渣和结晶液送入调浆槽调浆，然后送至NPK复合肥生产车间，将重结晶液送入复分解反应槽循环使用。...

【技术特征摘要】
1.一种湿法磷酸制备磷酸二氢铵并联产磷酸二氢钾的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)脱硫反应：先用工业水稀释湿法磷酸，再在70～80℃下，将磷矿浆与所述稀释料按1～1.2：1的摩尔比混合，搅拌时间≥30min，停止搅拌，通过离心机分离，得脱硫渣和脱硫清液；(2)一次中和：将脱硫清液泵入一次中和器中，加入液氨，调节溶液pH值为4.5～5.0，反应温度为90～100℃，再通过离心机分离，得一次中和渣和一次中和清液；(3)二次中和：将一次中和清液泵入二次中和器中，加入液氨，调节溶液pH值为8.5～9.0，再通过离心机分离，得二次中和渣和二次中和清液；(4)浓缩：用高纯磷酸调节二次中和清液的pH值为4.3～4.5，得调节料，然后将调节料泵入多效闪蒸室内依次循环，在100～110℃条件下进行浓缩，得磷酸二氢铵浓缩料；(5)结晶：将磷酸二氢铵浓缩料送至结晶器，在30r/min的速度下进行搅拌，当浓缩料温度降至75℃时，将搅拌速度降至5r/min，待温度降至常温后，再通过离心机分离，得磷酸二氢铵晶体和磷酸二氢铵母液，将磷酸二氢铵晶体通过干燥机干燥即制得含水量≤0.30％工业级磷酸二氢铵；(6)复分解：用工业水将磷酸二氢铵母液稀释后，加入氯化钾使得磷酸二氢铵和氯化钾的摩尔比为1：1.4～1.6，升温至90～100℃，反应2h后，通过离心机分离，得复分解渣和复分解清液，用高纯磷酸调节复分解清液的pH值为4.0～4.5，再通过多效闪蒸室内依次循环，得磷酸二氢钾浓缩料；(7)结晶：将磷酸二氢钾浓缩料送至结晶器，待温度降至50～55℃后，通过离心机分离，得磷酸二氢钾晶体和结晶液；(8)重结晶：将磷酸二氢钾晶体送至重结晶室，再通过离心机分离得磷酸二氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：项双龙，吴有丽，张诚，杨昌勇，张卫红，张文，张伟，蒋学华，王采艳，唐丽君，何花，韩朝应，
申请(专利权)人：贵阳开磷化肥有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52