[发明专利]碳铵法生产磷酸一铵新工艺

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种生产磷酸一铵的新工艺，即碳铵法生产磷酸一铵新工艺。

背景技术

传统的料浆法生产磷酸一铵(以下简称磷铵)，是将液氨气化后与磷酸进行中和反应得到磷铵料浆，后者经蒸发浓缩喷雾干燥或造粒而制得磷铵。该法已公认的缺陷是投资大、原料液氨供应紧缺，且存在运输储存和使用不便、不安全(易灼伤、易爆等)、有毒性、有污染的痼疾。用碳酸氢铵(以下简称碳铵)替代液氨与磷酸复分解中和反应制得磷铵的工艺称为碳铵法磷铵生产工艺。其已公认的优点是：投资少、原料便宜易购得、运输储存方便安全且毒性小无污染。这已由中国专利申请公开号CN1054964A“用碳酸氢铵生产磷酸一铵工艺”和中国专利授权公告号CN1048227C“一种以碳酸氢铵替代液氨生产磷铵的方法”所充分述及。但上述两专利也均有技术缺陷。前专利CN 1054964A的主要缺陷已被后专利CN 1048227C所指出，即预热磷酸增加成本且操作不便不安全；中和度较低。后专利CN 1048227C虽有较大的改进，但也还有较大的缺陷，主要为：

1、未能从化学原理上阐明用碳铵替代液氨生产磷铵中氮(N)的转化率高的优越性。

2、其中和反应槽的出料口在槽的下部，故槽的进、出料为间歇式不能连续化生产，槽的使用效率和生产强度低；用传送带向槽内投料(见其说明书及附图说明)，其中和反应槽就不能封闭化，槽内副产的CO₂气体将大量逸出槽外，污染操作空间和周围环境，更不能将CO₂等有害气体完全集中以回收利用和净化，不符合环保要求。其次，该说明书虽写到“反应生成的二氧化碳气体经回收系统4排出回收”，但没有具体的技术措施，无法实施。

3、其敞开不封闭的中和反应槽、其间歇式的加热中和反应以及其间歇式的进、出料操作，均将耗损较多的蒸气和电力，不符合节能原则。

4、其中和反应为间歇式不能连续化进行，故其中和度控制范围较狭小(1.15-1.2)，且稍偏高，既增加了中和调控操作次数和时间，又将副产较多的磷酸二铵，后者在该中和温度下易分解逸出NH₃，造成氮(N)的损失。

5、未明示中和反应温度，难以调控中和反应操作，也不利于CO₂的回收和尾气的净化。

发明内容

本发明的目的是：用正确的化学原理指导、用封闭连续化的中和反应新工艺，提高氮(N)的转化率、提高设备的生产效率、强度和节能；用强碱液对酸性气体的极强吸收性或用其他方式，实现对封闭集中的副产CO₂的充分回收利用和尾气净化。

用电解质和离子反应理论指导本发明，提高氮(N)的转化率。碳铵(NH₄HCO₃)是强电解质，它在水溶液中几近全部电离为离子，

即：NH₄HCO₃＝NH₄⁺+HCO₃^-其电离常数K＞10^-2，25℃。磷酸(H₃PO₄)是中等强度的电解质，它在溶液中第一级电离也几乎全部电离为离子，

即：H₃PO₄＝H⁺+H₂PO₄^-其第一级电离常数K₁＝7.52×10^-3，25℃。

故碳铵与磷酸之间的加热复分解反应为瞬间完成的纯离子反应，该离子反应快速且完全，

即：

其反应物碳铵(NH₄HCO₃)中的氮(N)几乎全部以铵离子(NH₄⁺)的形态转化到反应产物磷铵(NH₄H₂PO₄)中，其N的转化速度很快、转化率极高。而氨水是弱电解质，其电离常数小K＝1.79×10^-5，25℃。故NH₃在水溶液中电离极少，其绝大部分NH₃分子与H₂O分子之间以氢键结合为氨水合物NH₃·H₂O，后者为NH₃在水溶液中存在的主要形态，