[发明专利]大颗粒硫酸铵的制备方法

说明书

本发明涉及大颗粒硫酸铵的一种工业制备方法，其中把作为内酰胺制备时的付产品而得到的硫酸肟铵(oxime ammonium sulfate)溶液(肟化反应所产生的硫酸铵溶液)和/或重排硫酸铵溶液(Beck-mann重排反应所产生的硫酸铵溶液)在硫酸铵结晶罐内浓缩以沉淀出硫酸铵晶体，晶体是以这样的方式回收的：通过增加或减少从上述硫酸胺结晶槽排出的含有结晶硫酸铵的浆料(此后称为“底液”)的数量来控制结晶罐内硫酸铵结晶的滞留量和滞留时间，同时监视在结晶罐内流动的硫酸铵晶体的颗粒大小分布，如果需要的话，将结晶罐排出的底液再输入到一个分离装置(如筛子等)，以分成大颗粒产物与小颗粒产物，然后再将小颗粒产物连同被分离的母液输回到上述硫酸铵结晶罐内。

在本发明的方法中，通过校正底液密度的变化(底液密度由比重计测得，而这比重计又是以安培表量得的搅拌器电流为依据的)和底液中硫酸铵晶体的含量(由晶体—液体界面测量计测得)，由硫酸铵结晶罐底部排出的底液数量可以自动增加或减少，从而使大颗粒硫酸铵的制备得以稳定地自动连续进行。

此外，按本发明方法制得的大颗粒硫酸铵可以合适地用于散装混合肥料以制备复合肥料。

近年来，为了制备适合于直接施肥，含有氮、磷、钾三种基本成分的复合肥料，需要所谓散装混合肥料，其中两种或更多种颗粒状化肥材料(如硫酸铵，氯化铵，氯化钾，过磷酸钙等)以散装方式按任何比例作物理混合，但用于散装混合的颗粒状硫酸铵由于产量低而经常供应短缺。

用于散装混合的颗粒状硫酸铵，要求它们具有大小均匀的小立方块形、球形或米粒形，颗粒尺寸约为2至5毫米。

在常规的制备颗粒状硫酸铵的方法中，是把制备己内酰胺时的付产品硫酸铵溶液(即硫酸肟铵溶液或重排硫酸铵溶液)通过一个结晶器而得到粒状硫酸铵。通常使用生长型蒸发结晶器，特别是通风管式(DTB，draft tmbe baffle)结晶罐，将重量浓度约为40％的上述硫酸铵溶液输入到该结晶罐内，通过蒸发而浓缩该溶液，就制得颗粒状硫酸铵。也就是说，颗粒状硫酸铵是这样制得的：硫酸铵晶体由于与晶体的流化床接触而得以正常生长，同时不使硫酸铵溶液的浓度大于过饱和的程度以控制新晶核的产生，使硫酸铵溶液一方面维持在亚稳态，另一方面又给晶体流化床以一定的升流而使硫酸铵晶体分选出来。

但是，根据这种方法，虽然可以持续地得到大小比较均匀的颗粒状硫酸铵，因为操作中由硫酸铵结晶罐底部排出的底液数量等可以在整个时间里保持不变，不过问题是晶体颗粒的大小大多只有1mm，因此它们不适合用作上述散装混合肥料的颗粒硫酸铵。

因此，作为从硫酸铵溶液制备用于散装混合的大颗粒硫酸铵晶体的方法，有人提出使在真空结晶器中由硫酸铵溶液蒸发而生长的结晶颗粒，从高温度级依次引到相继的低温度级，经过若干步以后就得到大晶粒硫酸铵晶体；一种较新的方法，则把在低温级中得到的粉状晶体引到高温度级，由于上述低温粉状晶体与正在蒸发的硫酸铵溶液混合，溶液通过蒸发而变成过饱和，这些粉状晶体就作为硫酸铵溶液中的晶体生成核，于是用逆流结晶法等方法，就可得到大颗粒硫酸铵晶体。

按照这些方法，所得的硫酸铵晶体是圆的，近似于球状，因此被消费者优先用于混合复合肥料，但是在溶化步骤和重结晶步骤的燃料成本与维修成本较高，因此大颗粒晶体的生产成本也高。

另一方面，也有人提出一些方法(日本专利申请109814/1981，109815/1981，109816/1981等)，其中在由硫酸铵母液通过结晶器而制备粒状硫酸铵的步骤中，在硫酸铵母液中加入硝酸，硝酸铵，氨基磺酸，氨基磺酸铵等结晶助剂以帮助结晶；另一种方法(日本专利公告20245/1982)则使用铝盐，铁盐等成粒助剂以制取粒状硫酸铵；但是当大量结晶助剂或成粒助剂直接加入硫酸铵溶液中时，或者是所得到的硫酸铵晶体含有杂质(如氨基磺酸，硝态氮等)，或者是所述结晶助剂或成粒助剂因分解而变质，因而在工业实施时其缺点与其说是质量和经济问题，不如说是难以实施。

鉴于制备大晶粒硫酸铵常规方法的各种问题，人们强烈地要求提供一种既不使用结晶助剂也不使用成粒助剂的制备大晶粒硫酸铵的方法，即一种制备适用于散装混合肥料的大晶粒硫酸铵的方法，其中通过改进常规的使硫酸铵溶液在结晶罐中蒸发而浓缩，再将沉淀的硫酸铵回收的方法，使底液中的硫酸铵晶体进一步生成大晶粒。