专利名称：一种制取磷酸铵的方法
技术领域：
本发明涉及一种制取磷酸铵化肥的化工生产方法。
目前国内外生产的磷酸铵都是采用中和法。这种方法是首先将磷酸浓缩到一定浓度后，氨化干燥;或者先将磷酸与氨中和，再浓缩干燥，以制得磷酸铵。上述无论哪种中和方法，都要消耗大量能源而蒸发掉磷酸带来的水份，同时还必须增加设备。采用磷酸浓缩，蒸发器内部易结疤，设备腐蚀严重，同时逸出的氟化物气体需要处理;若采用磷酸铵溶液浓缩，则耗能量更大，而且产品的质量也不高。
本发明的目的在于利用烷基叔胺能够与磷酸缔合的原理，以化学方法将低浓度磷酸浓缩，同时去除金属离子杂质，解决蒸发器结疤问题，而且节约能源，提高质量，降低成本，为我国制取磷酸铵开辟一条新途径。
本发明的目的是这样实现的它是采用磷酸、氯化铵、氨为主要原料制取磷酸铵的方法，其特征在于用烷基叔胺做缔合剂，与磷酸缔合成烷基叔胺磷酸盐，然后①用氯化铵做置换剂，将烷基叔胺磷酸盐的磷酸根离子置换出来，而生成磷酸二氢铵，烷基叔胺盐酸盐与氨作用生成氯化铵而用于上述置换反应，再生后的烷基叔胺循环使用。
②或者直接与氨反应而制取磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸三铵，再生后的烷基叔胺循环使用。
从而构成一个由缔合、置换、再生所组成的工艺方法。
图1是本发明的工艺流程图。
以下将结合图1详细描述本发明制取磷酸铵的工艺方法。主要有缔合、置换、再生三步，现分述如下1、缔合反应缔合剂是含有氨的碳氢化合物，通式为R3N即烷基叔胺，其三个烃基中的每个烃基为游离官能团形式的烷基，烷基的炭原子数在六个以上，它极难溶于水，但能够和磷酸、硫酸、氟硅酸等发生缔合反应。
将低浓度的湿法过滤的磷酸输入反应器中，按照磷酸和烷基叔胺的摩尔比为1∶0.2～2的量，投入叔胺。在温度为10～160℃下，搅拌混合0.1～5小时，进行缔合反应，其主要反应为
湿法过滤磷酸中少量的硫酸、氟硅酸则发生副反应
然后静置，使得两相分离，下层为水相，基本不含酸，但酸中的Ca、Mg、Al、Na等金属阳离子残留其中。上层为有机相，即缔合生成的烷基叔胺磷酸盐，从而达到了提高浓度与缔化的目的。
2、置换反应将下述3中再生反应得来的氯化铵溶液与结晶析出磷酸二氢铵后的母液混合，按照烷基叔胺磷酸盐的磷酸与氯化铵的摩尔比为1∶0.5～1.5的量输入到反应器中去，在10～160℃下，搅拌混合0.1～5小时，进行置换反应。
少量的烷基叔胺硫酸盐和烷基叔胺氟硅酸盐也同样发生置换反应
静置使其两相分层，下层为水相，分出水层，并用氨水中和至PH＝3.5～8.5，然后过滤，去掉其沉淀物氟硅酸铵，滤液经蒸发浓缩，结晶析出磷酸二氢铵，母液返回到下一次的置换。有机相在上层为烷基叔胺盐酸盐。
3、再生反应将氨溶入结晶析出氯化铵后的母液中，按照烷基叔胺盐酸盐中氯化氢与氨的摩尔数比为1∶0.8～1.4的量投入到反应器中，在10～160℃下，搅拌混合0.1～5小时，进行再生反应。
静置至两相分层，下层为水相即氯化铵液，供给上述置换反应使用。上层可作为原料重新投料使用。
或者将结晶析出磷酸铵的母液溶入氨气，按照烷基叔胺磷酸盐中磷酸与氨的摩尔比为1∶0.5～3.5的量，投入到装有烷基叔胺磷酸盐的反应器中，在10～160℃下，搅拌混合0.1～5小时，进行再生反应。
静置至两相分层，上层为水相即磷酸铵溶液，分出后滤除沉淀物氟硅酸铵杂质，滤液经蒸发浓缩，结晶析出磷酸二氢铵或磷酸氢二铵或磷酸三铵，母液中溶于氨后用于下一次再生。上层为有机相，即再生后的烷基叔胺，用于下次重新投料。
本发明由于采用化学方法将低浓度磷酸浓缩，同时去除金属离子杂质，因此具有磷酸铵溶液蒸发量小，节省大量能源，而且生产成本低，产品质量高，建设投资少，适用于大规模连续化的化肥生产。
本发明通过下述的实例将进一步阐述实例1用30%湿法过滤磷酸100公斤(折100%磷酸30公斤)，液氨5.3公斤(折100%氨5.2公斤)，以烷基叔胺为缔合剂，并循环使用，经缔合、置换、再生，生产出磷酸二氢铵35.7公斤，其中磷酸的收率为94%，氨的收率为95%。本实例中主要反应的工艺条件是①缔合摩尔比H3PO4∶R3N＝1∶0.4～1.5反应温度20～100℃搅拌混合时间0.5～3小时②置换摩尔比H3PO4∶NH4Cl＝1∶0.8～1.2反应温度40～140℃搅拌混合时间0.5～3小时③再生摩尔比HCl∶NH3＝1∶1.0～1.2反应温度40～120℃搅拌混合时间0.5～3小时磷酸二氢铵的产品质量项目名称质量指标氮(N)11%五氧化二磷(P2O5) 57%水份1.5%实例2用30%湿法过滤磷酸300公斤(折成100%磷酸90公斤)，液氨31.4公斤(折100%氨31公斤)，以烷基叔胺为缔合剂并循环使用，经氨再生，生产出磷酸二氢铵化肥35.7公斤，磷酸氢二铵化肥41.7公斤，磷酸三铵化肥64.5公斤。磷的收率94%，氨的收率93.7%。本实例中主要反应的工艺条件是①缔合摩尔比H3PO4∶R3N＝1∶0.3～1.4反应温度20～100℃搅拌混合时间0.5～3小时②摩尔比制取磷酸二氢铵 H3PO4∶NH3＝1∶0.6～1.3制取磷酸氢二铵 H3PO4∶NH3＝1∶1.6～2.3制取磷酸三铵 H3PO4∶NH3＝1∶2.7～3.5反应温度40～140℃搅拌混合时间0.5～3小时磷酸二氢铵的产品质量项目名称质量指标氮(N)11%五氧化二磷(P2O5) 57%水份1.5%磷酸氢二铵产品质量项目名称质量指标氮(N)19%五氧化二磷(P2O5) 49%水份2%磷酸三铵的产品质量项目名称质量指标氮(N)18%五氧化二磷(P2O5) 32%水份5%
权利要求
1.一种采用磷酸、氯化铵、氨为主要原料，制取磷酸铵的方法，其特征在于用烷基叔胺做缔合剂，与磷酸缔合成烷基叔胺磷酸盐，然后①用氯化铵做置换剂，将烷基叔胺磷酸盐的磷酸根离子置换出来，而生成磷酸二氢铵，所生成的烷基叔胺盐酸盐与氨作用生成氯化铵而用于上述的置换反应，再生后的烷基叔胺循环使用。②或直接与氨反应而制取磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸三铵，再生后的烷基叔胺循环使用。从而构成一个由缔合、置换、再生所组成的生产工艺流程。
2.根据权利要求1所述的制取磷酸铵的方法，其特征在于缔合剂叔胺的三个烃基，每个烃基都是游离官能团形式的烷基，烷基的碳原子都在六个以上。
3.根据权利要求1或2所述的制取磷酸铵的方法，其特征在于磷酸和烷基叔胺在反应中的投入量，按摩尔比磷酸∶烷基叔胺＝1∶0.2～2，在10～160℃下，搅拌0.1～5小时进行缔合反应。
4.根据权利要求1所述的制取磷酸铵的方法，其特征在于烷基叔胺磷酸盐中的磷酸与氯化铵在反应中的摩尔比为1∶0.5～1.5的量投入，在10～160℃下，搅拌0.1～5小时进行置换反应。
5.根据权利要求1或4所述的制取磷酸铵的方法，其特征在于烷基叔胺盐酸盐与溶在氯化铵中的氨进行再生反应，烷基叔胺盐酸盐中氯化氢与氨的摩尔比为氯化氢∶氨＝1∶0.8～1.4，在10～160℃下，搅拌0.1～3小时。
6.根据权利要求1所述的制取磷酸铵的方法，其特征在于烷基叔胺磷酸盐与氨或溶有氨的磷酸铵溶液进行再生反应，烷基叔胺磷酸盐中磷酸与氨的摩尔比为1∶0.5～3.5的量投入，在10～160℃下搅拌0.1～5小时。
7.根据权利要求6所述的制取磷酸铵的方法，其特征在于磷酸铵是指磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸三铵。
全文摘要
一种制取磷酸铵的方法是在烷基叔胺的作用下，将磷酸、特别是低浓度的湿法磷酸提浓，并去除其金属离子杂质，然后与氯化铵置可制取磷酸二氢铵；或与氨作用可制取磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸三铵。本法与传统的中和法比较，浓缩量小，节能效果良好，蒸发时不结疤，也无氟化物气体逸出和较强的腐蚀作用，因而投资省、成本低、质量好，适合于大规模、连续化的化肥生产。
文档编号C01B25/28GK1033261SQ87107998
公开日1989年6月7日 申请日期1987年11月25日 优先权日1987年11月25日
发明者王志仁 申请人:沈阳化工综合利用研究所