专利名称：用湿法磷酸生产食品级磷酸二铵的方法
技术领域：
本发明属于食品添加剂制备技术领域，涉及一种用湿法磷酸生产食品级磷酸二铵 的方法。
背景技术：
磷酸二铵又称磷酸氢二铵，分子式为(ΝΗ4)2ΗΡ04。磷酸二铵用作膨松剂、面团调节 剂、酵母食料、酿造发酵助剂、缓冲剂等。在已有技术中，制备磷酸一铵多属于工业级。如中国专利88104525. X提出了一种 用磷矿石、浓硫酸和氨气作原料制备磷酸二铵的方法，经过浓缩稀磷酸、预中和、反应选粒、 干燥和筛分等工序，得到颗粒状的磷酸二铵产品，产品为一种农用化肥。该方法的优点是不 需要大型设备就可获得高质量的磷酸二铵化肥。中国专利90102317. 5提出了一种制备磷 酸二铵颗粒化肥的工艺，包括在位于干燥机内的管状反应器中氨化磷酸，将全部磷酸和基 本上全部氨通过管式反应器给入干燥机中，制造NP或NPK肥料。该方法是制备磷酸二铵的 一种低循环比率和低能耗的工艺。中国专利92106621. X公开了一种磷酸二铵的生产方法， 其工艺步骤为a、稀磷酸和气氨进行一次中和反应，使中和度达到1. 1 1. 2 ；b、料浆浓缩， 水分降到30% ；C、浓缩后的料浆溢流到中和槽与气氨进行二次中和反应，使料浆中和度提 高到1. 5 1. 8，水分降至25%左右，中和槽料浆温度在100 110°C ；d、将二次中和反应 后的料浆送至喷浆造粒干燥机进行造粒、干燥。上述方法虽然能获得符合10205-88国家标 准合格品的磷酸二铵，但却存在以下不足之处1、进行浓缩操作的料浆中和度较高，因此浓 缩料浆水分含量高，不仅干燥能耗大，而且后续过程只能采用喷浆造粒干燥工艺；2、喷浆造 粒工艺由于干燥温度高，不仅不能在造粒过程中加氨，而且干燥过程中物料氨逸出量大，产 品氮磷比不能达到传统磷酸二铵(DAP)肥料的指标；3、浓缩料浆二次中和采用槽式反应器 氨损失大。中国专利99101150. 3公开了一种外环流氨化反应器生产磷酸二铵的方法，该方 法以32 38%的磷酸为原料，磷酸和气氨在氨化反应器中进行中和反应，反应温度控制在 100 120°C，料浆中和度控制在1. 40 1. 55，反应料浆由设在氨化反应器上的溢流管流 出至料浆槽中，料浆槽中的一部分料浆送去喷浆、造粒，得到预期产品，料浆槽中的另一部 分料浆由循环泵送至氨化反应器下降管底部，以加大管内料浆的流动性。此种方法的的不 足之处在于1、采用浓缩磷酸生产磷酸二铵，属于传统磷酸浓缩工艺，对磷矿的质量要求较 高；2、磷酸一次中和至产品中和度，氨逸出量很大；3、造粒干燥同样采用喷浆造粒工艺，具 有中国专利92106621. X同样的不足。中国专利200610021182. 6采用酸性料浆浓缩生产磷 酸二铵的方法及二次氨化反应器，以湿法稀磷酸为原料，工艺步骤依次为一次氨化反应、酸 性料浆浓缩、二次氨化反应、转鼓氨化造粒和干燥，转鼓氨化造粒和干燥步骤产生的含氨尾 气和粉尘用湿法稀磷酸洗涤，所获得的洗涤液用于一次氨化反应。上述步骤的工艺参数一 次氨化反应，制备中和度为0. 5 1. 0的酸性磷铵料浆；酸性料浆浓缩，使酸性磷铵料浆的 终点含水量为13 20% (质量分数)；二次氨化反应在表压0 0. 15MPa下进行，反应温 度110 150°C，将磷铵料浆的中和度提高到1. 30 1. 50 ；转鼓氨化造粒，将二次氨化反应所制得的磷铵料浆雾化洒入常规的转鼓氨化造粒机内的料层上，在造粒过程中喷入液氨或 气氨，将物料进一步氨化至中和度1. 60 1. 90，保持70 100°C的造粒温度，出造粒机物 料的含水量控制在2 4%干燥，磷酸二铵的含水量控制在1.0 1.5% (质量分数)。上 述方法使用的湿法稀磷酸的质量浓度为18 30%，既可用杂质含量高的中低品位磷矿制 备，又可用优质磷矿制备。从已有技术可知，目前生产食品级磷酸二铵多采用传统方法，即利用热法磷酸，精 制为食品级磷酸与氨反应生成。虽然生产工艺设备简单，产品质量高，但设备工艺技术要求 高，成本大，能耗高，污染大。
发明内容
本发明的目为了克服已有技术中存在的问题，保证整个生产过程避免二次污染 和降低能耗，使其具有较好的经济效益和社会效益，提供一种用湿法磷酸生产食品级磷酸 二铵的方法。本发明的技术方案是采用低成本的湿法磷酸和氨气为原料，进行两次中和反应，严格控制工艺条件，确 保产品质量的稳定性，结晶母液回收使用，同时采用酸洗工序将挥发的氨气回收使用，降低 原料消耗，并避免二次污染。本发明是这样实现的用湿法磷酸生产食品级磷酸二铵的方法，是以湿法磷酸为原料，经除杂后与氨中 和反应制得，包括除杂、一次过滤、一次中和、二次过滤、二次中和、酸洗、浓缩、结晶、离心 和干燥工序，具体操作步骤如下a.向原料预处理釜中投入重量浓度为38 42% P2O5的湿法磷酸，并加入脱砷剂， 在温度30 90°C下搅拌脱砷反应10 60分钟，沉淀其中的砷、铅等重金属杂质，同时沉淀 磷酸中部分硫、钙、氟、铝、硅等杂质；b.将a步骤得到的处理液进行第一次固液分离，滤液供一号反应釜备用，滤饼送 去固体废物处置中心；c.向一号反应釜中投入反应釜容积5 20%循环回来的结晶母液，开动搅拌器， 缓慢加入经除杂磷酸，并通入氨气，控制pH = 4. 4 4. 6在温度30 100°C下进行第一次 中和反应，同时经酸洗工序将挥发的氨气吸收后回流至一号反应釜中，控制PH = 4. 4 4. 6 为第一次中和反应终点，停止投料后，继续搅拌10 90分钟，得到中间产品食品级磷酸一 铵料浆；d.将c步骤得到的中间产品食品级磷酸一铵料浆进行第二次固液分离，除去杂 质，过滤的食品级磷酸一铵料浆投入二号反应釜中，滤饼送去复合肥加工厂；e.开动二号反应釜的搅拌器，然后缓慢通入氨气进行第二次中和反应，控制反应 液PH = 7. 8 8. 0为第二次中和反应终点，得到食品级磷酸二铵溶液，经酸洗工序将挥发 的氨气吸收后回流至一号反应釜中；f.将e步骤得到的食品级磷酸二铵溶液送至浓缩装置中加热浓缩，直至相对密度 为1. 2(Tl. 30，挥发的氨气经酸洗流程吸收后返回一号反应釜中；g.将f步骤的浓缩溶液移入结晶槽中，在温度40°C以下冷却结晶，形成食品级磷酸二铵结晶体； h.将g步骤的食品级磷酸二铵结晶体，进行第三次固液分离，母液返回c或f步 骤，结晶体经过干燥后制得食品级磷酸二铵。以上所述的脱砷剂为P2S5，加入量为酸中砷量的1 1. 3倍。以上所述的反应釜和预处理釜设备，包括不锈钢反应釜、内衬聚四氟乙烯反应釜 和搪瓷反应釜中的一种或多种。以上所述的固液分离采用的设备，第一、二次固液分离采用板框压滤机，第三次固 液分离采用离心机。以上所述的酸洗采用的设备，包括鼓泡吸收塔、填料吸收塔和板式吸收塔。以上所述的浓缩采用的设备，是真空浓缩器。以上所述的干燥采用的设备，包括滚筒干燥器和振动筛干燥机。以上所述的设备的连接，包括原料预处理釜与一号反应釜的连接，一号反应釜分 别与板框压滤机及吸收塔的连接，二号反应釜分别与板框压滤机、真空浓缩器及吸收塔的 连接，真空浓缩器分别与结晶槽及吸收塔的连接，结晶槽与离心机的连接，离心机与干燥器 的连接。本发明的优点和积极效果1.以湿法磷酸为原料，回收结晶母液和挥发原料，提高产品得率，大大降低了生产 成本；2.严格控制工艺条件，产品质量高，稳定性好；3.生产过程中的副产品可作复合肥原料，挥发原料回收使用，母液循环使用，避免 二次污染，既保护环境，又降低三废和能耗，具有较好的经济效益和社会效益。
附图1 为本发明工艺流程示意图。如图所示，本发明工艺流程主要包括除杂、一次过滤、一次中和、二次过滤、二次 中和、酸洗、浓缩、结晶、离心和干燥工序。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，所列实施例仅在于说明本发明而 绝不限于本发明。实施例一在原料预处理釜中投入重量浓度为40% P2O5的湿法磷酸，按照其中含砷量加入砷 量1. 1倍的P2S5，在60°C下搅拌50分钟，得到含沉淀料浆；用板框压滤机趁热对上述料浆进 行第一次过滤，滤液供一号搪瓷反应釜备用，滤饼送去固体废物处置中心；在一号搪瓷反应 釜中投入反应釜容积20%的回收结晶母液，开动搅拌器，缓慢加入经除杂磷酸，并缓慢通入 氨气，控制PH = 4. 4在温度55°C下进行第一次中和反应，挥发的氨气经酸洗鼓泡吸收塔吸 收后回流至一号反应釜中反应，控制PH = 4. 4为第一次中和反应终点，停止投料后，继续搅 拌20分钟，得到中间产品食品级磷酸一铵料浆；将得到的中间产品食品级磷酸一铵料浆用 板框压滤机进行过滤，除去杂质，过滤后的食品级磷酸一铵溶液投入二号搪瓷反应釜中，滤饼送去复合肥加工厂；开动二号搪瓷反应釜的搅拌器，然后缓慢通入氨气进行第二次中和 反应，控制反应液PH = 7. 8为第二次中和反应终点，得到食品级磷酸二铵溶液，经酸洗鼓泡 吸收塔将挥发的氨气吸收后回流至一号反应釜中反应；将得到的食品级磷酸二铵溶液送至 真空浓缩器中加热浓缩，直至相对密度为1. 30，经酸洗鼓泡吸收塔将挥发的氨气吸收后回 流至一号反应釜中反应；将浓缩溶液移入结晶槽中，在温度40°C下冷却结晶形成食品级磷 酸二铵结晶体，而后用离心机进行离心分离，母液返回一次中和工序循环使用或经浓缩回 收食品级磷酸二铵产品，结晶体经滚筒干燥器干燥后制得食品级磷酸二铵。实施例二在原料预处理釜中投入重量浓度为38% P2O5的湿法磷酸，按照其中含砷量加入砷 量1.3倍的P2S5，在50°C下搅拌60分钟，得到含沉淀料浆；用板框压滤机趁热对上述料浆进 行第一次过滤，滤液供一号不锈钢反应釜备用，滤饼送去固体废物处置中心；在一号不锈钢 反应釜中投入反应釜容积15%的回收结晶母液，开动搅拌器，缓慢加入经除杂磷酸，并缓慢 通入氨气，控制PH = 4. 6在温度70°C下进行第一次中和反应，挥发的氨气经酸洗填料吸收 塔吸收后回流至一号反应釜中反应，控制PH = 4. 6为第一次中和反应终点，停止投料后，继 续搅拌30分钟，得到中间产品食品级磷酸一铵料浆；将得到的中间产品食品级磷酸一铵料 浆用板框压滤机进行过滤，除去杂质，过滤后的食品级磷酸一铵溶液投入二号不锈钢反应 釜中，滤饼送去复合肥加工厂；开动二号不锈钢反应釜的搅拌器，然后缓慢通入氨气进行第 二次中和反应，控制反应液PH = 7. 9为第二次中和反应终点，得到食品级磷酸二铵溶液，酸 洗填料吸收塔将挥发的氨气吸收后回流至一号反应釜中反应；将得到的食品级磷酸二铵溶 液送至真空浓缩器中加热浓缩，直至相对密度为1. 20，酸洗填料吸收塔将挥发的氨气吸收 后回流至一号反应釜中反应；将浓缩溶液移入结晶槽中，在温度35°C下冷却结晶形成食品 级磷酸二铵结晶体，而后用离心机进行离心分离，母液返回一次中和工序循环使用或经浓 缩回收食品级磷酸二铵产品，结晶体经振动筛干燥机干燥后制得食品级磷酸二铵。
权利要求
一种用湿法磷酸生产食品级磷酸二铵的方法，是以湿法磷酸为原料，经除杂后与氨二次中和反应制得，其特征在于包括除杂、一次过滤、一次中和、二次过滤、二次中和、酸洗、浓缩、结晶、离心和干燥工序，具体操作步骤如下a.向原料预处理釜中投入重量浓度为38～42％P2O5的湿法磷酸，并加入脱砷剂，在温度30～90℃下搅拌脱砷反应10～60分钟，沉淀其中的砷、铅等重金属杂质，同时沉淀磷酸中部分硫、钙、氟、铝或硅杂质；b.将a步骤得到的处理液进行第一次固液分离，滤液供一号反应釜备用，滤饼送去固体废物处置中心；c.向一号反应釜中投入反应釜容积5～20％循环回来的结晶母液，开动搅拌器，缓慢加入经除杂磷酸，并缓慢通入氨气，控制PH＝4.4～4.6在温度30～100℃下进行第一次中和反应，同时经酸洗工序将挥发的氨气吸收后回流至一号反应釜中，控制PH＝4.4～4.6为第一次中和反应终点，停止投料后，继续搅拌10～90分钟，得到中间产品食品级磷酸一铵料浆；d.将c步骤得到的中间产品食品级磷酸一铵料浆进行第二次固液分离，除去杂质，过滤的食品级磷酸一铵料浆投入二号反应釜中，滤饼送去复合肥加工厂；e.开动二号反应釜的搅拌器，然后缓慢通入氨气进行第二次中和反应，控制反应液PH＝7.8～8.0作为第二次中和反应终点，得到食品级磷酸二铵溶液，经酸洗工序将挥发的氨气吸收后回流至一号反应釜中；f.将e步骤得到的食品级磷酸二铵溶液送至浓缩装置中加热浓缩，直至相对密度为1.20～1.30，挥发的氨气经酸洗流程吸收后返回一号反应釜中；g.将f步骤的浓缩溶液移入结晶槽中，在温度40℃以下冷却结晶，形成食品级磷酸二铵结晶体；h.将g步骤的食品级磷酸二铵结晶体，进行第三次固液分离，母液返回c或f步骤，结晶体经过干燥后制得食品级磷酸二铵。
2.根据权利要求1所述的用湿法磷酸生产食品级磷酸二铵的方法，其特征在于所述 的脱砷剂为P2S5，加入量为湿法磷酸中含砷量的1 1. 3倍。
3.根据权利要求1所述的用湿法磷酸生产食品级磷酸二铵的方法，其特征在于所述 的反应设备包括不锈钢反应釜、内衬聚四氟乙烯反应釜和搪瓷反应釜中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的用湿法磷酸生产食品级磷酸二铵的方法，其特征在于所述 的浓缩设备是真空浓缩器。
5.根据权利要求1所述的用湿法磷酸生产食品级磷酸二铵的方法，其特征在于所述 的离心设备包括第一、二次固液分离采用板框压滤机，第三次固液分离采用离心机。
6.根据权利要求1所述的用湿法磷酸生产食品级磷酸二铵的方法，其特征在于所述 的吸收设备包括鼓泡吸收塔、填料吸收塔和板式吸收塔。
7.根据权利要求1所述的用湿法磷酸生产食品级磷酸二铵的方法，其特征在于所述 的干燥设备包括滚筒干燥器和振动筛干燥机。
8.根据权利要求1所述的用湿法磷酸生产食品级磷酸二铵的方法，其特征在于所述 的设备的连接方式包括原料预处理釜与一号反应釜的连接，一号反应釜分别与板框压滤机 及吸收塔的连接，二号反应釜分别与板框压滤机、真空浓缩器及吸收塔的连接，真空浓缩器分别与结晶槽及吸收塔的连接，结晶槽与离心机的连接，离心机与干燥器的连接。
全文摘要
本发明公开了一种用湿法磷酸生产食品级磷酸二铵的方法，是采用低成本的湿法磷酸为原料，经除杂后与氨进行两次中和反应，制得食品级磷酸二铵，并采用酸洗工序，将挥发的气体原料回收使用，结晶母液循环使用或经浓缩回收食品级磷酸二铵产品，提高产品得率，同时生产过程中的副产品用作复合肥原料。本发明不但大大降低了食品级磷酸二铵的生产成本，而且保证产品质量的稳定性，避免二次污染，能耗较低，具有较好的经济效益和社会效益。
文档编号C05G1/00GK101857213SQ20101019196
公开日2010年10月13日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者吴小海, 林军, 苏杰文, 马钊松 申请人:广西明利集团有限公司