初稿一10萬噸磷酸一銨工程項目傳統法生產工藝設計
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- 初稿-10萬噸磷酸一銨工程項目傳統法生產工藝設計第1章總論
1.1設計項目
本次設計主要針對10萬噸/年粒狀磷酸一銨工藝及主要設備進行，采用一二效蒸發方式達到節能同時又保證了設備投資合理，采用噴漿造料干燥一體化機節約了生產空間，內有自循環螺旋返料系統解決了造料返料大問題，工藝過程合理，投資成本不高。
1.2磷酸一銨的社會價值和經濟利益
磷酸一銨別名磷酸二氫銨呈白色粉狀或顆粒狀物（粒狀產品具有較高的顆粒抗壓強度），密度1.803（19℃）。熔點為190℃，易溶于水，微溶于醇、不溶于丙酮，25℃下100g水中的溶解度為41.6g，生成熱121.42kJ/mol，1%水溶液pH值為4.5，呈中性，常溫下穩定，無氧化還原性，遇高溫、酸堿、氧化還原性物質不會燃燒、爆炸，在水中、酸中具有較好的溶解性，粉狀產品有一定的吸濕性，同時具有良好的熱穩定性，并且在高溫下會脫水成黏稠的焦磷酸銨、聚磷酸銨、偏磷酸銨等鏈狀化合物。磷酸一銨含有磷和氮兩種營養元素，通常營養元素含量12-52-0(N-P-K)或10-50-0，磷酸一銨鹽能與過磷酸鈣、硫酸銨、硝酸銨、氯化銨和尿素等鹽類混合制成肥料，此類肥料具有良好的物理性質，其濕性低，在儲存時不結塊。磷酸一銨是一種穩定的銨鹽，將它加熱到100—110℃，不會引起氨損失，125.1℃下，它的氨蒸汽壓僅為8.0帕；144.9℃下為36.0帕；在190.5℃下長期加熱，也只有輕微的分解，氨的蒸汽壓僅為36.0帕。磷酸一銨易溶與水。20℃下，每100克水中可溶解26.7克的磷酸一銨。
1.2.1磷酸一銨的主要用途
磷酸一銨（MAP）是一種水溶性速效復合肥，有效磷（AP2O5）與總氮（TN）含量的比例約5.44:1，是高濃度磷復肥的主要品種之一。該產品一般作追肥，也是生產三元復混肥、BB肥最主要的基礎原料；該產品廣泛適用于水稻、小麥、玉米、高粱、棉花、瓜果、蔬菜等各種糧食作物和經濟作物；廣泛適用于紅壤、黃壤、棕壤、黃潮土、黑土、褐土、紫色土、白漿土等各種土質；尤其適合于我國西北、華北、東北等干旱少雨地區施用。
工業用磷酸一銨（MAP）是一種很好的阻燃、滅火劑，廣泛用于木材、紙張、織物的阻燃，纖維加工和染料工業的分散劑、搪瓷用釉劑、防火涂料的配合劑、干粉滅火劑，此外還可以用作飼料添加劑，醫藥和印刷工業等也有使用，同時也用作高檔肥料，在食品工業中還用作膨松劑、面團調節劑、酵母養料、釀造發酵助劑和營養強化劑等。
1.2.2磷銨工業的國內外發展
早在1920年，美國氰胺公司即開始生產MAP。到20世紀30年代初期，加拿大Dorr公司管理的工廠進行了MAP的生產。從1940年到1955年在美國和歐洲相繼建立了許多類似的工廠，一般采用三個中和槽，將含P2O536%~38%的磷酸加到第一中和槽，通氨至H3PO4的第一個H+有80%被中和，其余的氨加入第二個中和槽，只有少量的氨加入第三中和槽。當需要提高產品含氮量時，可在第一中和槽中加硫酸。將中和料漿加入雙軸造料機中，用8~12倍的返料進行造粒后，在轉筒干燥機中干燥。干燥后的顆粒進行篩分，合格粒子做產品，粗粒粉碎后與粉粒一道做返料。
20世紀50年代初，美國TVA研制了轉鼓氨化造粒機，首先普鈣或重鈣的氨化與造粒，并于1956年獲準專利。這種造粒機簡單、耐用，從過磷酸鈣到MAP、DAP和NPK三元復合肥均可用它進行造粒，這在化肥工業上是一項重大的技術革新。從此，預中和—轉鼓氨化造粒機變成為生產磷銨和顆粒復合肥的通用流程。但這種流程的缺點是預中和設備龐大，和只能用P2O5質量分數小于40%的磷酸進行氨中和（為避免料漿過稠不便操作和輸送），因而干燥產品要耗較多燃料。
1947~1955年已經出現很多管式反應器的專利，但直到1965年仍很少用于工業。美國TVA對管式反應器進行了10多年的研究之后，才于20世紀70年代初建立起中試裝置，用管式反應器代替預中和槽，將磷酸和氨同時通入反應管中，劇烈反應后生成的料漿借自身壓力直接噴灑到造粒機返料上進行造粒。在磷酸濃度足夠高的條件下，利用反應熱可以除去酸中大量水分，甚至可不必進行產品干燥。管式反應器的開發成功，是化肥工業的又一重大技術進步。
20世紀70~80年代，磷銨生產技術革新的重點是降低能耗、提高設備生產能力、降低原料消耗和減少環境污染。在采用管式反應器和高效氨回收設備后，有的流程已經實現不需要干燥工序，氨回收率達到99%以上，設備生產能力較前提高20%~40%。用上述方法生產磷銨通常都以P2O5質量分數50%~54%的濕法磷酸為原料。這種磷酸一般都有二水物流程生產的磷酸濃縮而來。但用含雜質太高的濕法磷酸生產濃縮磷酸則會遇到困難。
世界磷礦經過幾十年的開采已經逐漸趨于貧化，優質磷礦明顯減少。生產磷酸的主要原料是磷礦。我國磷礦資源豐富，根據世界磷礦儲量情況，我國磷礦儲量僅次于摩洛哥，居世界第二位。但是90%為中低品位磷礦，且總儲量的78.2%分布在云、貴、川、鄂、湘等省。因此，我國應因地制宜，開發適合我國國情的磷酸生產工藝。前蘇聯兩大磷礦之一的卡拉-塔烏磷礦是含鐵、鋁、鎂雜質較高的磷礦，富集問題未很好解決，不適于作為生產濃縮磷酸的原料。他們在20世紀60~70年代進行了大量的研究開發工作，繞開了濃縮磷酸的困難，改為濃縮結垢較少且垢層易于清洗的氨中和料漿，并于1969年建成第一套料漿濃縮法生產磷銨的工業裝置。在此基礎上先后建成了單系列規模為13萬噸P2O5/年的5個料漿法磷銨廠，總生產能力約占前蘇聯磷銨總產量的1/3。
中國南京化學工業公司磷肥廠于1966年建成了第一套3萬噸/年的磷銨工業裝置。20世紀70年代又相繼在安徽、江西、云南、廣東等地建成了12~24萬噸/年的磷銨工廠。它們均采用濃縮磷酸為原料。
為了充分利用中國儲量豐富、雜質含量較高的磷礦，原成都科技大學和四川銀山磷肥廠借鑒國外經驗，于1983年成功開發了中和料漿濃縮法制磷銨工藝，并在1984年和1987年先后完成了噴霧干燥制粉狀磷銨和噴漿造粒制粒狀磷銨兩種流程的中試。1988年又在銀山磷肥廠完成了料漿濃縮、噴漿造粒、干燥的3萬噸/年磷銨的通用設計，并在全國推廣。1996年四川硫酸廠于原成都科技大學合作建成了6萬噸/年磷銨的工業裝置。為加快中國磷復肥工業的發展和技術的進步，20世紀80~90年代先后從國外引進了多項先進的磷酸和磷銨生產技術。在磷銨方面主要有美國Davy-Mckee管式反應-轉鼓氨化造粒制MAP、DAP和NPK復合肥技術（大連、南京、云南），法國AZF雙管反應器制DAP技術（秦皇島），西班牙ERT-ESPINDESA單管反應、一次氧化制MAP和DAP技術（鹿寨）等。這些大批工廠的建成，對加速中國磷復肥工業的發展和技術進步起了促進作用。
目前部分企業采用先進的管式反應器工藝進行生產。磷礦粉與硫酸反應，反應料漿進行液固分離，得到濕法稀磷酸。稀磷酸經過濃縮得到濃磷酸。液氨與濃磷酸進行中和反應，反應后：反應料漿噴于返料上進行造料，然后經過干燥、篩分、防結塊包裹、冷卻等工序制得粒狀產品；反應料漿進行噴霧干燥、篩分、防結塊包裹、冷卻等工序處理得到粉狀產品。2010年上半年我國磷肥產量為...
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