一种由湿法磷酸生产全水溶性固体聚磷酸铵的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于磷酸盐生产领域，特别涉及一种以湿法磷酸为原料生产全水溶性固体 聚磷酸铵的方法。
【背景技术】
[0002] 聚磷酸铵(APP)是一种含N和P的聚磷酸盐，按其聚合度可分为低聚、中聚以及高聚 3中，其聚合度越高水溶性越小，反之水溶性越大。聚磷酸铵的分子通式为(ΝΗ4) η+2Ρη0<3η+υ， 当η < 20时，为水溶性，当η>20时，为难溶性。高纯度高聚合度水不溶性长链状聚磷酸铵被用 于制备高级防火涂料、阻燃塑料。低聚合度水溶的产品可以作为阻燃剂使用，也可以用于高 浓度缓释的复合肥或液体肥使用。
[0003] 作为肥料使用的聚磷酸铵，由于具有养分含量高、肥料利用率高，易于复合、配方 容易调整，特别适合滴灌系统应用，已在一些发达国国家得到了广泛应用。美国TVA在上世 纪60年代开发了用商品湿法磷酸(54 % Ρ205，质量分数)生产聚磷酸铵基础液体肥料，在管式 反应器中湿法聚磷酸在高温条件下与氨气反应，生成高浓度聚磷酸铵，加水冷却生成配方 为10-34-0的液体肥料。我国农用聚磷酸铵溶液刚处于起步阶段，仅有少量生产，还未形成 商品出售。
[0004]低聚合度水溶性的聚磷酸铵固体产品，主要是以热法磷酸为原料制备的，如24-45-0产品。以湿法磷酸原料时，需通过净化湿法磷酸才能制得水溶性好的聚磷酸铵产品，或 者制成聚磷酸铵水溶液产品，如中国专利文献CN101613095A(申请号200910162822.9)公开 了一种由湿法磷酸生产聚磷酸铵的方法，它主要包括:将来自湿法磷酸装置的湿法磷酸与 钙盐混合，通入蒸汽加热，一部分硫酸根以硫酸钙形式沉淀下来，过滤，得滤液;所得滤液再 与钡盐混合，剩余的硫酸根与钡离子结合生成硫酸钡沉淀，过滤得到分离;滤液为不含硫酸 根的稀磷酸;所得不含硫酸根的稀磷酸与氨化陈化槽，与氨混合，氨化陈化后，对得到的氨 化料浆进行过滤分离，滤饼经干燥为成品磷肥;滤液为杂质含量很少的磷酸铵和磷酸的混 合溶液；所得混合溶液溢流至蒸发聚合槽，蒸发，聚合得聚磷酸铵。中国专利文献 CN104528682A(申请号201410781455.1)公开了一种用湿法磷酸制取全水溶性聚磷酸铵水 溶液的方法，采用浓度在30 %到80 %的湿法磷酸与氨气在加热到150 °C到300°C温度下，反 应来制取全水溶性低聚合度聚磷酸铵水溶液。
[0005]上述技术的不足之处在于：1、采用热法磷酸生产，成本高；2、中国专利文献 CN101613095A采用氨中和磷酸过滤，过滤过程会产生大量滤渣，该渣中含有大量的P205,由 于混了大量杂质，无法用于高端领域，只可用于生产低端肥料，价值不高。同时其浓缩、聚合 时间过长(大于11小时），能耗高;3、由于水溶性聚磷酸铵固体产品在生产过程控制要求高， 连续性不高，且极易生产吸湿性高的产品，因而中国专利文献CN104528682A和之前提到的 美国TVA工艺都是制备的聚磷酸铵水溶液，但水溶液产品存在低温贮存过程易结晶沉淀、按 有效组分计的贮存和运输费用过高等不利因素。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题现有技术难以低成分的制备固态全水溶性的聚磷酸铵 产品。本发明解决技术问题的技术方案是提供了一种由湿法磷酸生产全水溶性固体聚磷酸 铵的方法。该方法包括以下步骤：
[0007] a、预处理:准备湿法磷酸原料，并进行脱氟；
[0008] b、制浆:将预处理磷酸与尿素混合反应，制成聚磷酸铵料浆；
[0009] c、发泡:将步骤b所得料浆在发泡器中进行发泡，制备得到发泡料浆；
[0010] d、聚合:将步骤C所得发泡料浆在聚合器中进行聚合，并完成固化，制得聚磷酸铵 半成品；
[0011] e、冷却降温:将步骤d得到的聚磷酸铵半成品冷却降温，粉碎包装得成品。
[0012] 其中，上述方法步骤a中所述的湿法磷酸的P205质量百分比浓度为30~65%。优选 的，所述湿法磷酸的P 2〇5质量百分比浓度为40~60%。更优的，所述湿法磷酸的P2〇5质量百 分比浓度为55 %。
[0013] 进一步，方法步骤a中所述的湿法磷酸脱氟后的P2〇5/F的质量比不小于lOOAOs/F 的质量比值越大越好，但是出于生产成本、药剂使用、产品要求的考虑，要求不小于1〇〇即 可。
[0014] 其中，上述方法步骤b中所述的制浆时原料比例为按摩尔比：尿素:H3P〇4 = 0.8~ 3.0。优选的，按摩尔比:尿素:H3P〇4 = 0.8~2.0。最优的，按摩尔比:尿素:H3P〇4=1.6。
[0015] 其中，上述方法步骤b中所述的制浆的温度控制在30~100°C。优选的，制浆的温度 控制在40~100°C。更优选的，制浆的温度控制在60~80°C。
[0016] 其中，步骤C中，所述发泡温度为100~250°C。优选的，所述发泡温度为120~220 °C。更优选的，所述发泡温度为180°C。步骤c中，所述发泡时间为10~20min。优选的，所述发 泡时间为13~17min。更优选的，所述发泡时间为15min。
[0017] 其中，上述方法步骤d中所述聚合温度为150~350°C。优选的，所述聚合温度为180 ~300°C。更优选的，所述聚合温度为240°C~260°C。步骤d中所述聚合时间为10~60min。优 选的，所述聚合时间为15~50min。最优的，所述的聚合时间为20~30min。
[0018] 其中，上述方法所述步骤a中的湿法磷酸如含氟量过高，需要先进行脱氟和浓缩的 处理，方法为为将湿法磷酸与脱氟剂反应，再过滤除去氟硅酸盐;所述为碳酸钠、硫酸钠、碳 酸钾或硫酸钾中的至少一种。
[0019] 其中，上述方法还包括步骤f:尾气洗涤，即将步骤13、(3、(1、6的产生的尾气通入尾气 洗涤系统，经洗涤后放空。
[0020] 本发明的有益效果为:本发明创新采用湿法磷酸为主要原料，与尿素反应制取全 水溶性低聚合度聚磷酸铵固体产品。本发明使用的原料易得，价格低廉，主要原料为湿法磷 酸，生产成本低。通过控制产品聚合度，产品能全部水溶、无残渣，特别适用于滴灌农业使 用，这也符合世界范围内的农业节约用水、滴灌用肥的发展潮流。此外产品为固体粉末，不 易吸潮，解决了低聚合度产品易吸潮的缺点，方便运输和后续使用，而产品流动性好、不易 吸潮、后续加工性能也好，特别适宜于大量元素水溶肥料。所得产品养分高，目前工业一铵 优等品的P2〇5为60~61 %，N含量为11~12 %，总养分就为71~73 %，而本发明方法生产的水 溶性APP的P2〇5为62~64%，N含量为14~16%，总养分就为76~80%，比同类产品养分要高 出约5%，为后续肥料配方提供了广阔而宝贵的空间，降低了高浓度水溶肥的配方难度，相 应的运输成本也可大大降低。
【附图说明】
[0021 ]图1为本发明流程示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0023]本发明采用湿法磷酸和尿素缩合法生产全水溶性低聚合度聚磷酸铵固体产品的 工艺，主要步骤如下：
[0024] a、预处理:准备湿法磷酸原料，并进行脱氟；
[0025] b、制浆:将预处理磷酸与尿素混合反应，制成聚磷酸铵料浆；
[0026] c、发泡:将步骤b所得料浆在发泡器中进行发泡，制备得到发泡料浆；
[0027] d、聚合:将步骤c所得发泡料浆在聚合器中进行聚合，并完成固化，制得聚磷酸铵 半成品；
[0028] e、冷却降温:将步骤d得到的聚磷酸铵半成品冷却降温，粉碎包装得成品。
[0029] 在步骤a中，一般的湿法磷酸都有一定的杂质，尤其是含有F。因此要根据具体情况 进行磷酸脱氟和浓缩的处理步骤，具体采用的方法可以为将有一定量杂质的湿法磷酸与钠 盐反应，再过滤除去氟硅酸盐，该过程发生的反应主要有：
[0030] SiF62-+2Na+ = Na2SiF6 丄
[0031] 本领域技术人员可以理解的是，该步骤分解反应一般是在搅拌的条件下进行的， 这样才能使反应物接触更好，反应更加充分彻底。
[0032] 优选的，为了使预处理后的磷酸中F在要求范围内，该步骤使用脱氟剂的量可为理 论量的80~120%，脱氟剂可以是碳酸钠、硫酸钠、碳酸钾、硫酸钾的任意一种或者任意几种 混合使用。
[0033]优选的，为了使分解反应更加彻底，该步骤所述控制反应温度为40~70°C、反应时 间为1~2小时，适当搅拌，过滤温度40~60°C。