濕法磷酸凈化生產工業級磷酸一銨的工藝技術現狀

陳 銘，婁倫武，卓知杰，陶小彬

(貴州鑫新實業控股集團有限責任公司 貴州貴陽 550007)

工業用磷酸一銨被廣泛應用于阻燃劑、滅火劑、紡織物的阻燃、造紙加工等行業的分散劑、防火涂料、木材產品的添加劑、搪瓷用釉劑，也可以用于印刷行業、醫藥行業以及飼料添加劑、高檔肥料中，在食品工業中還可作為酵母養料、面團調節劑、膨松劑、營養強化劑和發酵的助劑等。高聚合度的工業磷酸一銨也是很好的阻燃材料，不僅阻燃劑效果好，而且無毒性。因此，磷酸一銨的市場需求量將會越來越大。磷酸是生產磷酸一銨的原料之一，而磷酸生產主要有熱法和濕法2種工藝，其中熱法工藝是通過黃磷燃燒水化制取磷酸，而濕法工藝是用硫酸、鹽酸、硝酸等浸取磷礦來制取磷酸[1]。

為了實現資源的梯級利用和綜合利用、降低生產成本、提高經濟效益，濕法磷酸采用脫氟及分段氨中和工藝，可分別獲得氟硅酸鈉、磷酸一銨溶液、磷酸一銨濾餅及磷酸銨鎂，磷酸一銨溶液經濃縮結晶后得到高品質全水溶性工業級磷酸一銨，磷酸一銨濾餅與重復結晶后的磷酸一銨母液調漿干燥后得到合格的農用級磷酸一銨。

1 濕法磷酸生產工業級磷酸一銨的工藝技術現狀

1.1 濕法磷酸兩步法生產工業級磷酸一銨

貴陽中化開磷化肥有限公司以濕法磷酸為原料，采用兩步法生產工藝制取工業級磷酸一銨，工藝流程如圖1所示。

圖1 兩步法生產工業級磷酸一銨工藝流程

1.2 濕法磷酸凈化處理制備工業級磷酸一銨

1.3 濕法磷酸為原料生產工業級磷酸一銨

湖北六國化工股份有限公司建成50 kt/a工業級磷酸一銨生產裝置1套，其主要生產工藝流程如圖2所示。

圖2 濕法磷酸為原料生產工業級磷酸一銨主要生產工藝流程

稀磷酸(濕法磷酸)經磷酸輸送泵送入氨化反應槽，在氨化泵的強制循環作用下，與來自氨罐的氣氨進行氨化反應。反應后的料漿經沉降分離后，大部分雜質經泵送至調漿工序，最終送至肥料級磷酸一銨裝置。氨化反應槽中的上清液經氨化清液輸送泵送至壓濾機壓濾，壓濾分離后的清液用清液輸送泵送至濃縮工序進行濃縮；壓濾后的濾餅和濾布洗水送至調漿工序，最終送至肥料級磷酸一銨裝置。送至濃縮工序的清液經濃縮輸送泵送往二效閃蒸器，再通過二效輸送泵輸送至二效加熱器，與來自一效閃蒸器及氨化反應器的二次蒸汽換熱，進行閃蒸濃縮。二效濃縮后的料漿用料漿泵送往一效閃蒸器，再經一效輸送泵送往一效加熱器，與來自0.5 MPa蒸汽管網的蒸汽換熱，進行閃蒸濃縮。濃縮后的料漿經結晶泵加壓后送至結晶工序，在結晶室中冷卻結晶，得到的晶漿由結晶罐底部排至結晶稠厚器，結晶稠厚器底部的晶漿用離心機進行固液分離，再經皮帶輸送機輸送至干燥工序；結晶稠厚器上層清液與離心母液輸送至渣漿槽。結晶后的濕物料由皮帶輸送機送入緩沖漏斗中，再經圓盤輸送機輸送至干燥機中用熱空氣進行干燥，干燥后的晶體由皮帶輸送機送入包裝機包裝。干燥產生的尾氣經旋風除塵器除塵后送至尾氣洗滌塔，洗滌達標后排放。尾氣洗滌液經泵送至洗滌塔循環洗滌，達到一定濃度后由泵送至氨化沉降槽[1]。

1.4 濕法磷酸氨中和直接凈化法生產工業級磷酸一銨

濕法磷酸氨中和直接凈化法生產工業級磷酸一銨工藝流程如圖3所示。

圖3 濕法磷酸氨中和直接凈化法生產工業級磷酸一銨工藝流程

2 濕法磷酸生產工業級磷酸一銨的特點

(2) 金正大云南中正公司以濕法磷酸為原料生產工業級磷酸一銨，針對濕法磷酸雜質含量高的實際情況，通過濕法磷酸陳化處理制得凈化磷酸，用碳酸鈉脫氟得到的副產品氟硅酸鈉經水洗制得產品工業氟硅酸鈉。凈化磷酸再經氨中和、濃縮、結晶、干燥等工序制得工業級磷酸一銨，產品質量達到化工行業標準《工業磷酸二氫銨》(HG/T 4133—2010)中規定的Ⅱ類以上產品要求。該工藝制得的工業級磷酸一銨產品具有純度高、雜質少的優點，且生產過程中產生的廢渣和廢液用于生產氮磷肥，實現了原料的充分利用[3]。

(3) 湖北六國化工股份有限公司50 kt/a工業級磷酸一銨生產裝置具有工藝流程簡單、投資少的特點。該生產工藝通過氨化和澄清、分離、濃縮、結晶、干燥等工序制得工業級磷酸一銨，生產過程中分離的雜質進入料漿工序，最終送往肥料磷酸一銨生產裝置，實現了工業級磷酸一銨和肥料級磷酸一銨的一體化生產。

(4) 濕法磷酸氨中和直接凈化法生產工業級磷酸一銨工藝通過濕法磷酸預凈化、氨中和、分離、濃縮、結晶、干燥等工序制得產品工業級磷酸一銨，P2O5回收率達到70%，產品工業級磷酸一銨質量分數>99.5%，具有工藝流程短、投資少、經濟效益較好等優點，在許多企業中得到了工業化應用，建成裝置的生產規模有10 kt/a、30 kt/a和50 kt/a[4]。

(5) 濕法磷酸制取工業級磷酸一銨經濟效益顯著。相對于熱法磷酸生產工藝，濕法磷酸生產成本低廉，而且用濕法磷酸制取的產品質量可以滿足行業標準要求，用濕法磷酸取代熱法磷酸制取工業級磷酸一銨已成為今后的發展趨勢。

3 濕法磷酸生產工業級磷酸一銨存在的問題

以濕法磷酸為原料生產工業級磷酸一銨的生產工藝和流程大同小異，都是通過濕法磷酸凈化、氨中和、分離、濃縮、結晶、干燥等工序制得產品，生產過程中濾除的不溶物用于生產氮磷肥或農業磷酸一銨產品，基本實現了產品多樣化和生產工藝的連續性，但濕法磷酸生產工業級磷酸一銨過程中尚存在以下問題。

(2) 經預凈化處理后，濕法磷酸中仍有部分Mg2+未脫除，在氨中和過程中會生成不溶性的磷酸銨鎂(MgNH4PO4·6H2O)。磷酸銨鎂相對于其他生成物更難以過濾分離，不僅嚴重影響生產操作，而且會結晶進入產品中，是導致工業級磷酸一銨產品質量不合格的原因之一。因此,在生產過程中必須控制好濕法磷酸中Mg2+含量，這對提高工業級磷酸一銨產品質量有著重要意義。

4 結語

我國工業級磷酸一銨的生產基本上是以熱法磷酸為原料，存在能耗大、生產成本高等不足。隨著國家對資源綜合利用、節能環保的高度重視，結合濕法磷酸生產成本低于熱法磷酸、其生產的產品指標能滿足行業標準要求的實際情況，今后用濕法磷酸制取工業級磷酸一銨的量將會大大增加，這對提升傳統磷酸銨生產裝置的技術含量及產品附加值等有著重要意義[5]。