專利名稱：用濕法磷酸生產食品級磷酸二銨的方法
技術領域：
本發明屬于食品添加劑制備技術領域，涉及一種用濕法磷酸生產食品級磷酸二銨 的方法。
背景技術：
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、面團調節 劑、酵母食料、釀造發酵助劑、緩沖劑等。在已有技術中，制備磷酸一銨多屬于工業級。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，經過濃縮稀磷酸、預中和、反應選粒、 干燥和篩分等工序，得到顆粒狀的磷酸二銨產品，產品為一種農用化肥。該方法的優點是不 需要大型設備就可獲得高質量的磷酸二銨化肥。中國專利90102317. 5提出了一種制備磷 酸二銨顆粒化肥的工藝，包括在位于干燥機內的管狀反應器中氨化磷酸，將全部磷酸和基 本上全部氨通過管式反應器給入干燥機中，制造NP或NPK肥料。該方法是制備磷酸二銨的 一種低循環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方法， 其工藝步驟為a、稀磷酸和氣氨進行一次中和反應，使中和度達到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行二次中和反應，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 后的料漿送至噴漿造粒干燥機進行造粒、干燥。上述方法雖然能獲得符合10205-88國家標 準合格品的磷酸二銨，但卻存在以下不足之處1、進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 品氮磷比不能達到傳統磷酸二銨(DAP)肥料的指標；3、濃縮料漿二次中和采用槽式反應器 氨損失大。中國專利99101150. 3公開了一種外環流氨化反應器生產磷酸二銨的方法，該方 法以32 38%的磷酸為原料，磷酸和氣氨在氨化反應器中進行中和反應，反應溫度控制在 100 120°C，料漿中和度控制在1. 40 1. 55，反應料漿由設在氨化反應器上的溢流管流 出至料漿槽中，料漿槽中的一部分料漿送去噴漿、造粒，得到預期產品，料漿槽中的另一部 分料漿由循環泵送至氨化反應器下降管底部，以加大管內料漿的流動性。此種方法的的不 足之處在于1、采用濃縮磷酸生產磷酸二銨，屬于傳統磷酸濃縮工藝，對磷礦的質量要求較 高；2、磷酸一次中和至產品中和度，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磷 酸二銨的方法及二次氨化反應器，以濕法稀磷酸為原料，工藝步驟依次為一次氨化反應、酸 性料漿濃縮、二次氨化反應、轉鼓氨化造粒和干燥，轉鼓氨化造粒和干燥步驟產生的含氨尾 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。上述步驟的工藝參數一 次氨化反應，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 終點含水量為13 20% (質量分數)；二次氨化反應在表壓0 0. 15MPa下進行，反應溫 度110 150°C，將磷銨料漿的中和度提高到1. 30 1. 50 ；轉鼓氨化造粒，將二次氨化反應所制得的磷銨料漿霧化灑入常規的轉鼓氨化造粒機內的料層上，在造粒過程中噴入液氨或 氣氨，將物料進一步氨化至中和度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% (質量分數)。上 述方法使用的濕法稀磷酸的質量濃度為18 30%，既可用雜質含量高的中低品位磷礦制 備，又可用優質磷礦制備。從已有技術可知，目前生產食品級磷酸二銨多采用傳統方法，即利用熱法磷酸，精 制為食品級磷酸與氨反應生成。雖然生產工藝設備簡單，產品質量高，但設備工藝技術要求 高，成本大，能耗高，污染大。
發明內容
本發明的目為了克服已有技術中存在的問題，保證整個生產過程避免二次污染 和降低能耗，使其具有較好的經濟效益和社會效益，提供一種用濕法磷酸生產食品級磷酸 二銨的方法。本發明的技術方案是采用低成本的濕法磷酸和氨氣為原料，進行兩次中和反應，嚴格控制工藝條件，確 保產品質量的穩定性，結晶母液回收使用，同時采用酸洗工序將揮發的氨氣回收使用，降低 原料消耗，并避免二次污染。本發明是這樣實現的用濕法磷酸生產食品級磷酸二銨的方法，是以濕法磷酸為原料，經除雜后與氨中 和反應制得，包括除雜、一次過濾、一次中和、二次過濾、二次中和、酸洗、濃縮、結晶、離心 和干燥工序，具體操作步驟如下a.向原料預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10 60分鐘，沉淀其中的砷、鉛等重金屬雜質，同時沉淀 磷酸中部分硫、鈣、氟、鋁、硅等雜質；b.將a步驟得到的處理液進行第一次固液分離，濾液供一號反應釜備用，濾餅送 去固體廢物處置中心；c.向一號反應釜中投入反應釜容積5 20%循環回來的結晶母液，開動攪拌器， 緩慢加入經除雜磷酸，并通入氨氣，控制pH = 4. 4 4. 6在溫度30 100°C下進行第一次 中和反應，同時經酸洗工序將揮發的氨氣吸收后回流至一號反應釜中，控制PH = 4. 4 4. 6 為第一次中和反應終點，停止投料后，繼續攪拌10 90分鐘，得到中間產品食品級磷酸一 銨料漿；d.將c步驟得到的中間產品食品級磷酸一銨料漿進行第二次固液分離，除去雜 質，過濾的食品級磷酸一銨料漿投入二號反應釜中，濾餅送去復合肥加工廠；e.開動二號反應釜的攪拌器，然后緩慢通入氨氣進行第二次中和反應，控制反應 液PH = 7. 8 8. 0為第二次中和反應終點，得到食品級磷酸二銨溶液，經酸洗工序將揮發 的氨氣吸收后回流至一號反應釜中；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，揮發的氨氣經酸洗流程吸收后返回一號反應釜中；g.將f步驟的濃縮溶液移入結晶槽中，在溫度40°C以下冷卻結晶，形成食品級磷酸二銨結晶體； h.將g步驟的食品級磷酸二銨結晶體，進行第三次固液分離，母液返回c或f步 驟，結晶體經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。以上所述的反應釜和預處理釜設備，包括不銹鋼反應釜、內襯聚四氟乙烯反應釜 和搪瓷反應釜中的一種或多種。以上所述的固液分離采用的設備，第一、二次固液分離采用板框壓濾機，第三次固 液分離采用離心機。以上所述的酸洗采用的設備，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備，是真空濃縮器。以上所述的干燥采用的設備，包括滾筒干燥器和振動篩干燥機。以上所述的設備的連接，包括原料預處理釜與一號反應釜的連接，一號反應釜分 別與板框壓濾機及吸收塔的連接，二號反應釜分別與板框壓濾機、真空濃縮器及吸收塔的 連接，真空濃縮器分別與結晶槽及吸收塔的連接，結晶槽與離心機的連接，離心機與干燥器 的連接。本發明的優點和積極效果1.以濕法磷酸為原料，回收結晶母液和揮發原料，提高產品得率，大大降低了生產 成本；2.嚴格控制工藝條件，產品質量高，穩定性好；3.生產過程中的副產品可作復合肥原料，揮發原料回收使用，母液循環使用，避免 二次污染，既保護環境，又降低三廢和能耗，具有較好的經濟效益和社會效益。
附圖1 為本發明工藝流程示意圖。如圖所示，本發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、結晶、離心和干燥工序。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，所列實施例僅在于說明本發明而 絕不限于本發明。實施例一在原料預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；用板框壓濾機趁熱對上述料漿進 行第一次過濾，濾液供一號搪瓷反應釜備用，濾餅送去固體廢物處置中心；在一號搪瓷反應 釜中投入反應釜容積20%的回收結晶母液，開動攪拌器，緩慢加入經除雜磷酸，并緩慢通入 氨氣，控制PH = 4. 4在溫度55°C下進行第一次中和反應，揮發的氨氣經酸洗鼓泡吸收塔吸 收后回流至一號反應釜中反應，控制PH = 4. 4為第一次中和反應終點，停止投料后，繼續攪 拌20分鐘，得到中間產品食品級磷酸一銨料漿；將得到的中間產品食品級磷酸一銨料漿用 板框壓濾機進行過濾，除去雜質，過濾后的食品級磷酸一銨溶液投入二號搪瓷反應釜中，濾餅送去復合肥加工廠；開動二號搪瓷反應釜的攪拌器，然后緩慢通入氨氣進行第二次中和 反應，控制反應液PH = 7. 8為第二次中和反應終點，得到食品級磷酸二銨溶液，經酸洗鼓泡 吸收塔將揮發的氨氣吸收后回流至一號反應釜中反應；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，經酸洗鼓泡吸收塔將揮發的氨氣吸收后回 流至一號反應釜中反應；將濃縮溶液移入結晶槽中，在溫度40°C下冷卻結晶形成食品級磷 酸二銨結晶體，而后用離心機進行離心分離，母液返回一次中和工序循環使用或經濃縮回 收食品級磷酸二銨產品，結晶體經滾筒干燥器干燥后制得食品級磷酸二銨。實施例二在原料預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；用板框壓濾機趁熱對上述料漿進 行第一次過濾，濾液供一號不銹鋼反應釜備用，濾餅送去固體廢物處置中心；在一號不銹鋼 反應釜中投入反應釜容積15%的回收結晶母液，開動攪拌器，緩慢加入經除雜磷酸，并緩慢 通入氨氣，控制PH = 4. 6在溫度70°C下進行第一次中和反應，揮發的氨氣經酸洗填料吸收 塔吸收后回流至一號反應釜中反應，控制PH = 4. 6為第一次中和反應終點，停止投料后，繼 續攪拌30分鐘，得到中間產品食品級磷酸一銨料漿；將得到的中間產品食品級磷酸一銨料 漿用板框壓濾機進行過濾，除去雜質，過濾后的食品級磷酸一銨溶液投入二號不銹鋼反應 釜中，濾餅送去復合肥加工廠；開動二號不銹鋼反應釜的攪拌器，然后緩慢通入氨氣進行第 二次中和反應，控制反應液PH = 7. 9為第二次中和反應終點，得到食品級磷酸二銨溶液，酸 洗填料吸收塔將揮發的氨氣吸收后回流至一號反應釜中反應；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的氨氣吸收 后回流至一號反應釜中反應；將濃縮溶液移入結晶槽中，在溫度35°C下冷卻結晶形成食品 級磷酸二銨結晶體，而后用離心機進行離心分離，母液返回一次中和工序循環使用或經濃 縮回收食品級磷酸二銨產品，結晶體經振動篩干燥機干燥后制得食品級磷酸二銨。
權利要求
一種用濕法磷酸生產食品級磷酸二銨的方法，是以濕法磷酸為原料，經除雜后與氨二次中和反應制得，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、結晶、離心和干燥工序，具體操作步驟如下a.向原料預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10～60分鐘，沉淀其中的砷、鉛等重金屬雜質，同時沉淀磷酸中部分硫、鈣、氟、鋁或硅雜質；b.將a步驟得到的處理液進行第一次固液分離，濾液供一號反應釜備用，濾餅送去固體廢物處置中心；c.向一號反應釜中投入反應釜容積5～20％循環回來的結晶母液，開動攪拌器，緩慢加入經除雜磷酸，并緩慢通入氨氣，控制PH＝4.4～4.6在溫度30～100℃下進行第一次中和反應，同時經酸洗工序將揮發的氨氣吸收后回流至一號反應釜中，控制PH＝4.4～4.6為第一次中和反應終點，停止投料后，繼續攪拌10～90分鐘，得到中間產品食品級磷酸一銨料漿；d.將c步驟得到的中間產品食品級磷酸一銨料漿進行第二次固液分離，除去雜質，過濾的食品級磷酸一銨料漿投入二號反應釜中，濾餅送去復合肥加工廠；e.開動二號反應釜的攪拌器，然后緩慢通入氨氣進行第二次中和反應，控制反應液PH＝7.8～8.0作為第二次中和反應終點，得到食品級磷酸二銨溶液，經酸洗工序將揮發的氨氣吸收后回流至一號反應釜中；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，揮發的氨氣經酸洗流程吸收后返回一號反應釜中；g.將f步驟的濃縮溶液移入結晶槽中，在溫度40℃以下冷卻結晶，形成食品級磷酸二銨結晶體；h.將g步驟的食品級磷酸二銨結晶體，進行第三次固液分離，母液返回c或f步驟，結晶體經過干燥后制得食品級磷酸二銨。
2.根據權利要求1所述的用濕法磷酸生產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.根據權利要求1所述的用濕法磷酸生產食品級磷酸二銨的方法，其特征在于所述 的反應設備包括不銹鋼反應釜、內襯聚四氟乙烯反應釜和搪瓷反應釜中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的用濕法磷酸生產食品級磷酸二銨的方法，其特征在于所述 的濃縮設備是真空濃縮器。
5.根據權利要求1所述的用濕法磷酸生產食品級磷酸二銨的方法，其特征在于所述 的離心設備包括第一、二次固液分離采用板框壓濾機，第三次固液分離采用離心機。
6.根據權利要求1所述的用濕法磷酸生產食品級磷酸二銨的方法，其特征在于所述 的吸收設備包括鼓泡吸收塔、填料吸收塔和板式吸收塔。
7.根據權利要求1所述的用濕法磷酸生產食品級磷酸二銨的方法，其特征在于所述 的干燥設備包括滾筒干燥器和振動篩干燥機。
8.根據權利要求1所述的用濕法磷酸生產食品級磷酸二銨的方法，其特征在于所述 的設備的連接方式包括原料預處理釜與一號反應釜的連接，一號反應釜分別與板框壓濾機 及吸收塔的連接，二號反應釜分別與板框壓濾機、真空濃縮器及吸收塔的連接，真空濃縮器分別與結晶槽及吸收塔的連接，結晶槽與離心機的連接，離心機與干燥器的連接。
全文摘要
本發明公開了一種用濕法磷酸生產食品級磷酸二銨的方法，是采用低成本的濕法磷酸為原料，經除雜后與氨進行兩次中和反應，制得食品級磷酸二銨，并采用酸洗工序，將揮發的氣體原料回收使用，結晶母液循環使用或經濃縮回收食品級磷酸二銨產品，提高產品得率，同時生產過程中的副產品用作復合肥原料。本發明不但大大降低了食品級磷酸二銨的生產成本，而且保證產品質量的穩定性，避免二次污染，能耗較低，具有較好的經濟效益和社會效益。
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 優先權日2010年6月4日
發明者吳小海, 林軍, 蘇杰文, 馬釗松 申請人:廣西明利集團有限公司