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APPLICABLE TECHNoL0GY M ARKET 管道反 应器制粒状磷铵及氮磷钾复合肥技术 ／ 化工部上海化(2工0研62)究院j璺醯L 要 根井国内现有备件t以国产磷矿制得的湿法磷酸为原料。通过万吨缎中问试验．确定了其7- 了 前言 善 翌嚣 嚣 在7O年代．TVA经过较长时间的研究，开发成功管 道反应一转鼓氪化造粒制磷酸馈的工艺流程。在传统工 艺基础上，主要改革氪化反应器结构和操作条件，其显 著优点是淮磷酸和氯在管道反应器内在较高的压力和 温度下进行快速反应，生成熔融体或高浓度的料浆，直 接卸八造粒机内的料床上，粒化时，返辩比相应减小．由 于不用料浆泵输送牯稠的料浆，可靠性厦稳定性得以显 著提高。此外，该流程巳发展成可以制取以磷酸馈为基 础的多种 NP厦 NPK粒状复合肥料产品。除TVA 外， 越国的 UHDE公司、西班牙的 CROS公司等也开发成 功类似的管道反应器工艺，而法国的 GESA公司则开 发成功能直接制得磷酸二馈的双管道反应器工艺。 管道反应器工艺与传统的预中和器工艺 比较有其 显著的优点： a．设备简单投资省。 b．操作控制容易。由于磷酸经料浆可以直接从管道 反应器喷口中卸出，喷洒在造粒机内的料床上，消除了 用泵输送高牯度、低水分料浆的困难问题 c．节省能耗，特别是可以用高浓度的磷酸 。充分利 用反应热。减步干燥过程的负荷。 结合国内情况，化肥专家建议．稽国在本世纪束这 段时闻·发展磷肥工业应以发展磷酸馈系肥斟为主，而 磷酸馈幕肥料的制造技术的发展应 以管道反应器谎程 为主。为此t国家科委于1987年正式批准该项目．并作为 国家 七五 重点攻关项 目。该项 目于1991年通过化工部 组织的鉴定。鉴定意见认为：“管道反应器工艺与常压法 预 中和工艺相比．能以高淮度磷酸为原料，利用反应热 移除磷酸馈料浆中的水分，使造粒工序的返料比降低． 具有投资省，生产强度高．能耗低等优点。尤其在制取氮 委评审，该项 目分别被列为‘八五”、 九五”国家科技成 果重点推广项 目 2 物理化学基础和过程分析 2．1 磷酸和氨的化学反应 在¨O～115C下用气氪将磷酸中和到生成磷酸一 铵，氪损根少，而在这些条件下中和到生成磷酸二馈时。 氪损较大 该中和过程的主要反应是 H。PO．(液)+NH。(气) = NH．H zPOt(固)+120．08kJ H PO．(液)+2NHs(气) = (NH．)2HPO (固)+200．83k] NH H PC (固)+NH (气) =(NH )：HPO {固)+10o．83kJ 湿法磷酸中含有多种杂质离于，在磷酸的氪化反应 同 时．会 生 成 一 些 复 杂 化 合 物。如：(Fe、A1) NH,．HF~．PO ，称之谓 S 化合物，(Fe．AI)NH H (PO．)： ’I／8H：O，称 其 为 Q 化 合 物，MgNH PO ·6H2O， Fe(NH )=H：F(POt’：等。这些化台物往往是氪化反应器 壁结垢的根源 2．2 磷酸铵料浆的遗粒过程 返料造粒是以粉状、细粒状物料作 为返料。由管道 反应器提供磷酸铵料浆．借料浆中的含水量及热量，在 造粒机内擦布或团聚成粒．因此 ，物料 的物理化学性质 (如组成、化学反应、溶解度、牯度和表面张力等)、造粒 温度、造粒机的结构对造粒过程都有重要影喃． 3 管道反应器试验 管道反应器的长度确定 ．是以反应器束端氪和磷酸 维普资讯 998年第3期 适用技求市场 5 完全反应，并以氨损失最小为依据。为了研究管道反应 器内氨和磷酸反应的情况 对管道反应器的温度分布进 行了测定。管道反应起始点，磷酸和气氨剧烈反应产生 太量的厦应热，致使管道反应器内物料温度上升，选到 最高点之后 ，温度下降，井趋平稳。 要处理几种酸加上料浆 中固体对管道反应器的腐 蚀 ，腐蚀条件比较复杂。表l汇总了材料试验结果。 表1 耐腐蚀材料试验结果 不加硫 酸 加硫硅 316L不锯铜 1112 无明显庸蚀 4 庸蚀穿孔 高话锕 ll20 无明显庸蚀 21 无明显腐蚀 Z2鬯 结果表明，以开阳及褥 口礴矿制得的湿法礴酸为原 料，在不加硫酸的情况下．可选用3151-不锈钢或高铬钢 制作管道反应器 管道反应器的结垢与工艺条件、原料磷酸浓度及杂 质古量等诸多固紊有关，且结垢障管道反应器内位置不 同而有所不同，在同样的中和度条件下，磷酸浓度的提 高，料浆水分明显降低，料浆变稠容易形成结垢。试验中 我们还发现，在料浆中和度为1．o的情况下，由于磷酸镁 溶解度处于最低处．较容易形成阻塞结垢。管道反应器 在运转过程中为了阻缓结垢．可问歌使用蒸汽吹扫管道 反应器，使管内压力复原。 4 用管道反应器氨化粒化制粒状磷酸一 铵 4．1 工艺漶程 管道 反应器制粒状磷酸