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磷酸銨類肥料ammonium phosphate fertilizers

時間：2020-03-01 來源：網(wǎng)絡(luò) 瀏覽：
磷酸（包括多磷酸）與氨經(jīng)中和反應(yīng)并加工制成的氮、磷復(fù)合肥料。這是一類產(chǎn)量最大和最受歡迎的化肥，幾乎適用于所有的土壤和作物，有效成分濃度高，不易吸濕結(jié)塊。磷酸銨還可用作織物和纖維的阻燃劑、發(fā)酵工業(yè)中的培養(yǎng)液、食品添加劑和飼料添加劑、印染業(yè)的酸化劑和消防用的干粉滅火劑配料等。磷酸銨類肥料的生產(chǎn)過程，是磷肥生產(chǎn)過程和氮肥生產(chǎn)中氨加工過程的結(jié)合，經(jīng)濟上合理。
　　20世紀(jì)20年代磷酸銨開始工業(yè)生產(chǎn)，但是規(guī)模很小。60年代初期，濕法磷酸的生產(chǎn)技術(shù)趨于完善，磷酸銨有了比較便宜的原料，生產(chǎn)發(fā)展十分迅速，以美國發(fā)展得最快。1968年，美國磷酸銨類肥料的產(chǎn)量(以P2O5計)約為磷肥總產(chǎn)量的一半，1981年增加到74.1％。
　　品種 　磷酸銨類肥料品種可以分為三類（見表）。①正磷酸銨類，是產(chǎn)量最大的一類，主要品種是磷酸二銨、磷酸一銨和兩者的混合物。②多磷酸銨，是正磷酸銨和不同聚合度磷酸銨鹽的混合物，它們多數(shù)用于制造流體復(fù)合肥料。③磷酸銨與其他氮肥配制成的復(fù)合肥料。

圖

　　原料 　磷酸銨類肥料生產(chǎn)的原料是氨和磷酸（主要是濕法磷酸）。由于無水液氨和濃度為52％～54％P2O5的濕法磷酸以及濃度為63％～76％P2O5的多磷酸都可以作為商品進行貿(mào)易和長途運輸，所以磷酸銨肥料工廠并不一定要與合成氨廠和磷酸廠鄰近和配套生產(chǎn)。
　　生產(chǎn)方法 　磷酸與氨反應(yīng)可生成磷酸一銨、磷酸二銨和磷酸三銨，前兩種穩(wěn)定，后一種不穩(wěn)定。當(dāng)氨與磷酸的摩爾比大于2.0時，會有部分磷酸三銨生成，但在室溫下即分解成磷酸二銨和氨。
　　　　　　　

H3PO4+NH3─→NH4H2PO4

　　　　　　　

H3PO4+2NH3─→(NH4)2HPO4

為強放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱用來蒸發(fā)由磷酸帶入的水分。用濕法磷酸為原料時，帶入的雜質(zhì)在氨中和過程中將產(chǎn)生一系列副反應(yīng)。硫酸與氨反應(yīng)生成硫酸銨：
　　　　　　　

H2SO4+2NH3─→(NH4)2SO4

氟硅酸與氨反應(yīng)生成氟化銨并沉淀出硅膠：
　　

H2SiF6+6NH3+(2+n)H2O─→6NH4F+SiO2·nH2O

鐵、鋁和鎂雜質(zhì)在反應(yīng)中生成相應(yīng)的磷酸鹽：
　　　　

Fe3++H3PO4+3NH3─→FePO4+3NH嬃

　　　　

Al3++H3PO4+3NH3─→AlPO4+3NH嬃

　　　　

Mg2++H3PO4+2NH3─→MgPO4+2NH嬃

　　多磷酸銨是一些聚合磷酸銨鹽的混合物。有兩類生產(chǎn)方法：①多磷酸與氨中和加工制成；②濃度為52％～54％P2O5的磷酸與氨中和，利用中和反應(yīng)熱使反應(yīng)物料在接近熔融鹽狀態(tài)下脫水，使磷酸銨聚合。
　　含有其他氮肥的磷酸銨類肥料的生產(chǎn)方法也分為兩類：①磷酸加硫酸，或磷酸加硝酸的混合酸與氨中和加工制成；②在磷酸銨生產(chǎn)的造粒過程中加入硫酸銨、硝酸銨、氯化銨或尿素等的干粉料、濃料漿或熔融料。
　　工藝流程 　美國全國肥料發(fā)展中心于50年代末開發(fā)成功的流程是生產(chǎn)磷酸二銨典型的流程（見圖）。

圖

它是以濃度為38％～42％P2O5的濕法磷酸（多數(shù)工廠用濃度為52％～54％和約30％的兩種酸，后者先用于洗滌系統(tǒng)中逸出的含氨和粉塵的尾氣，然后再與前者混合使用）在預(yù)中和反應(yīng)器內(nèi)與氨反應(yīng)。控制反應(yīng)物料中的氨與磷酸的摩爾比約1.4(處于磷酸銨溶解度最大點)，反應(yīng)熱使物料升溫達到沸點(約115℃)，并蒸發(fā)一部分水。熱的磷酸銨料漿含水16％～20％，送入轉(zhuǎn)鼓造粒機，再通入一部分氨，使物料的氨與磷酸的摩爾比接近2.0，產(chǎn)生的熱量又蒸發(fā)一部分水（氨與磷酸的摩爾比從1.4提高到2.0時，磷酸銨的溶解度降低而析出結(jié)晶）。反應(yīng)料漿與后續(xù)工序返回的干粉粒料一起成粒。造粒機出來的濕顆粒進入回轉(zhuǎn)干燥機，用熱爐氣并流干燥。干顆粒物料進行篩分，合格顆粒經(jīng)冷卻后包裝或入庫;篩下的粉粒返回造粒機;粗粒經(jīng)破碎后返回篩子。從預(yù)中和反應(yīng)器、造粒機和干燥機逸出的氨和粉塵，用稀磷酸洗滌回收，然后送回預(yù)中和反應(yīng)器。用此流程也可以生產(chǎn)粒狀磷酸一銨（控制氨與磷酸的摩爾比在預(yù)中和器內(nèi)約為0.6，造粒機內(nèi)為1.0）。
　　近年來此流程又有改進，用一種管式反應(yīng)器代替預(yù)中和反應(yīng)器。氨和磷酸的反應(yīng)在一根管子內(nèi)進行，反應(yīng)物料直接噴灑入轉(zhuǎn)鼓造粒機。這樣，可使裝置更加簡單，投資更省，還可以使用濃度更高的磷酸，減少造粒系統(tǒng)的返料量和干燥機蒸發(fā)水的負荷。
　　60年代末，英國和美國開發(fā)了生產(chǎn)粉粒磷酸一銨的工藝。其特點是用高濃度磷酸（含48％～50％P2O5）在加壓反應(yīng)器或在噴射反應(yīng)器內(nèi)用氨中和，過熱的磷酸銨料漿噴入空塔中進行自然干燥而直接得到產(chǎn)品。  
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