一种高氮酸性磷肥的制备方法与流程

1.本发明涉及磷肥制备技术领域，具体涉及一种高氮酸性磷肥的制备方法。


背景技术：

2.颗粒磷酸二铵是目前市场最常见、最主要的磷肥产品。然而，磷酸二铵属于碱性肥料(ph约为7.5～8.0)，并不适宜土壤普遍呈中性及碱性的北方地区，而且还会带来较高的氨挥发损失，降低氮养分利用效果，增加环境污染。磷酸一铵虽为酸性肥料，但因其氮含量较低，作为基/底肥时需同时补施较大量的氮肥(尿素)，增加农民劳动力和成本，致使市场对其接受度较低。创新既符合市场需求(氮(n)含量≥12％且有效磷(p2o5)含量≥38％)，又满足我国北方农业需求(石灰性土壤上适用酸性肥料)的新型磷肥产品是我国磷肥产品创新的重要方向。专利107892597a公开了一种利用磷酸、尿素，以及硫酸铵或/和硫酸氢铵等原料制备硫磷酸脲肥料的方法，产品虽为酸性肥料(ph 2.5～4.0)且氮含量(12～18％n)满足市场需求，但是产品有效磷含量最高为40％p2o5，满足不了市场对磷含量大于40％p2o5的需求。专利cn104448325a公开了一种利用磷氧酰胺与磷酸二氢钾制备高含量缓释氮磷肥的制备方法，产品氮磷含量(20～25％n，60～75％p2o5)虽能满足市场需求，产品虽为中/碱性(ph 6.5～9.0)，但生产过程复杂且成本较高而难于产业化实施，满足不了我国北方农业需求。另外，随着新能源的发展，对精制磷酸的需求急剧增加，而在生产精制磷酸的同时将会产生大量的渣酸、萃余酸等副产资源；萃余酸和渣酸除含较高含量的磷元素以外，还含有对植物生长有利的钙、镁、硫、硅、铁等养分元素，如何更多的消耗和更高效的利用渣酸、萃余酸等副产资源是我国磷复肥产业转型升级面临的重要难题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种高氮酸性磷肥的制备方法，解决现有磷酸一铵因氮含量低难以满足市场需求的问题，而现有通氨提氮生产磷酸二铵的方法存在产品ph值较高，难以满足碱性土壤需求的问题。
4.为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种高氮酸性磷肥的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
5.s1.将渣酸、萃余酸中的一种或两种和湿法磷酸加入混酸槽搅拌混匀，形成混酸a；
6.s2.使用湿法磷酸、硫酸对造粒和干燥环节产生的含氨尾气进行洗涤吸收，得到的洗涤液进入地下槽形成料浆b；
7.s3.将尿素颗粒加入地下槽，与料浆b搅拌反应得到料浆c；
8.s4.将料浆c泵入混酸槽，与混酸a经搅拌混合均匀得到料浆d；
9.s5.将料浆d泵入给料槽中，由料浆泵经调频器控制流量计量后输送至预中和槽/管式反应器中与氨反应形成中和料浆后，喷入转鼓氨化造粒机返料上进行喷浆氨化造粒，造粒料经干燥、筛分、冷却和包裹后得到高氮酸性磷肥产品；
10.高氮酸性磷肥产品中总氮含量为12～18％，其中酰胺肽氮含量为2.5～10.0％；有
效磷含量39～42％，水溶性磷含量为33～36％；ph值为3.0～5.5。
11.更进一步的技术方案是所述渣酸中p2o5的含量为38～42％，所述萃余酸中p2o5的含量为40～48％，所述湿法磷酸中p2o5的含量为42～54％。
12.更进一步的技术方案是所述步骤s1中，渣酸、萃余酸、湿法磷酸的用量按质量份计如下：渣酸0～50份、萃余酸0～30份、湿法磷酸0-90份；最终形成的混酸a中p2o5含量为39～47％，比重为1.6～1.7g/l，搅拌时间控制在0.1～0.5h，温度控制在20～85℃。
13.更进一步的技术方案是所述步骤s2中硫酸浓度为3～10％，料浆b中p2o5的含量为15～45％，中和度为0.2～0.3mol/mol，比重为1.35～1.55g/l，温度控制在20～70℃。
14.更进一步的技术方案是所述步骤s3中尿素颗粒加入量为混酸a和料浆b总质量的5～25％，搅拌时间0.5～1h，温度控制在20～60℃。
15.更进一步的技术方案是所述步骤s4中料浆c质量为混酸a的10～70％，搅拌时间为0.2～0.5h，温度控制在20～70℃。
16.更进一步的技术方案是所述步骤s5中的预中和反应器，可以是预中和槽或管式反应器，在预中和槽/管式反应器中与液/气氨反应的中和度控制在0.8～0.9mol/mol；氨化造粒机内的中和度控制在0.95～1.1mol/mol。
17.反应机理：硫酸与湿法磷酸对含氨尾气进行洗涤，吸收氨气形成含磷酸、硫酸、磷酸一铵和硫酸铵的料浆后进入地下槽；尿素添加在地下槽后，部分硫酸与磷酸与之反应得到磷酸脲、硫酸脲等复盐，其ph值均在2以下；因尿素先反应生产脲酸盐盐，在后续过程中可以减缓对混酸槽中萃余酸/渣酸等中的铁、镁等阳离子的沉淀，使其活性保持，从而最大程度的保留铁、镁等作物必需或有益的养分活性。混合料浆在预中和反应器中与液/气氨反应，再氨化造粒得到高氮酸性磷肥产品。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.1、本发明克服了传统磷肥靠增加氨气量提高氮含量导致肥料ph增加，从而成为碱性肥料(磷酸二铵)，致使不满足我国北方农业需求的缺点。本发明提供的产品与方法在提高氮含量的同时，仍使肥料ph保持为较低水平，肥料仍为酸性，原因是产品中氨酸中和度控制在1.0左右，产品ph即在4左右；同时随着尿素在地下槽的添加，部分硫酸、磷酸与尿素反应可生成磷酸脲和硫酸脲等，其均为酸性(ph均在2以下)。
20.2、尿素在地下槽添加比在混酸槽中和返料环节添加更能保留住养分。混酸槽中的渣酸/萃余酸含有镁、铁等多种阳离子；尿素对萃余酸/渣酸相当于一种沉淀剂，对萃余酸/渣酸中铁、铝除杂率达到98％以上，镁的除杂率达到90％以上，尿素直接在混酸槽中添加尿素易造成副产酸中对作物必需或有益养分的损失。在地下槽添加尿素先反应生成脲酸盐，可有效避免或减缓以上问题的发生，以脲酸盐形式存在会比以尿素形式存在更能减少缩二脲产生及氮挥发损失，更多的保留住酰胺态氮，以提高产品总氮含量。
21.3、本发明可高效利用渣酸和萃余酸等副产资源，促进磷资源高效综合利用。本发明不仅直接利用了副产酸萃余酸/渣酸资源，同时最大化保留了渣酸/萃余酸中对植物有益的钙、镁、铁、硅等中微量营养元素，提高了副产酸中养分利用效率。
22.4、本发明所得的产品，氮磷含量不仅可以满足市场需求；同时因产品为酸性，产品中含有的磷酸脲、硫酸脲等还具有缓释特性等其他功能，在我国北方碱性土壤上可有效减少氨的挥发损失、提高作物抗环境胁迫能力和作物产量与品质。另外，可直接利用现有磷酸
一铵/磷酸二铵装置，无需对尿素进行熔融处理，装置技改投入少、成本低、操作方便，也绿色低碳环保。
附图说明
23.图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
25.实施例1
26.1、将湿法磷酸(47.3％p2o5)和渣酸(38.5％p2o5)按(1：2)加入混酸槽，搅拌0.5h，温度控制在30℃，p2o5含量控制在42％左右，比重控制在1.6g/l，得到混酸a；
27.2、使用湿法磷酸、5％浓度的硫酸对造粒和干燥环节产生的含氨尾气进行洗涤，得到的洗涤液回收后通入地下槽形成料浆b，料浆b的中和度控制在0.2mol/mol，比重控制在1.45g/l，温度控制在45℃；
28.3、将颗粒尿素添加进地下槽与料浆b形成混合料浆c，尿素添加质量占洗涤液与混酸总质量的15％，搅拌时间为0.5h，温度控制在40～50℃。
29.4、将混合料浆c泵入混酸槽，与混酸a经搅拌混合均匀得到料浆d，料浆c添加质量为混酸a的50％，搅拌时间为0.5h，温度控制在50～65℃；
30.5、将料浆d泵入给料槽，由料浆泵经调频器控制流量计量后输送至预中和槽/管式反应器中与氨反应形成中和料浆，后进入氨化造粒机内进行喷浆造粒；经干燥、筛分、冷却和包裹后形成高氮酸性磷肥。在管式反应器或预中和槽中与氨反应的中和度控制在0.8～0.9mol/mol；氨化造粒机内中和度控制在0.95mol/mol。产品高氮酸性磷肥分析结果(平均值)如下表所示：
31.指标总氮铵态氮酰胺态氮有效磷水溶性磷水有比ph/14.437.586.8539.0133.2685.3％4.1
32.注：水有比：水溶性p2o5与有效p2o5的质量百分比。
33.实施例2
34.1、将湿法磷酸(46.2％p2o5)和渣酸(38.5％p2o5)按(1：2)加入混酸槽搅拌0.5h，温度控制在35℃，p2o5含量控制在41％左右，比重控制在1.65g/l，得到混酸a；
35.2、使用湿法磷酸、5％浓度的硫酸对造粒和干燥环节产生的含氨尾气进行洗涤，得到的洗涤液回收后通入地下槽形成料浆b，料浆b的中和度控制在0.25mol/mol，比重控制在1.45g/l，温度控制在50～60℃；
36.3、将颗粒尿素添加进地下槽与料浆b形成混合料浆c，尿素添加质量占洗涤液与混酸总质量的10％，搅拌时间为0.5h，温度控制在50～60℃；
37.4、将混合料浆c泵入混酸槽，与混酸a经搅拌混合均匀得到料浆d，料浆c添加质量为混酸a的50％，搅拌时间为0.5h，温度控制在55～65℃；
38.5、将料浆d泵入给料槽，由料浆泵经调频器控制流量计量后输送至预中和槽/管式
反应器中与氨反应形成中和料浆，后进入氨化造粒机内进行喷浆造粒；经干燥、筛分、冷却和包裹后形成高氮酸性磷肥。在管式反应器或预中和槽中与氨反应的中和度控制在0.8～0.9mol/mol；氨化造粒机内中和度控制在1.0mol/mol。产品高氮酸性磷肥分析结果(平均值)如下表所示：
39.指标总氮铵态氮酰胺态氮有效磷水溶性磷水有比ph/13.298.644.6541.2233.7481.8％5.2
40.实施例3
41.1、将湿法磷酸(45.8％p2o5)和萃余酸(40.8％p2o5)按(1：2)混配均匀成混酸a进入混酸槽；搅拌0.5h，温度控制在35℃，p2o5含量控制在42.5％左右，比重控制在1.7g/l，得到混酸a；
42.2、使用湿法磷酸、5％浓度的硫酸对造粒和干燥环节产生的含氨尾气进行洗涤，得到的洗涤液回收后通入地下槽形成料浆b，料浆b的中和度控制在0.25mol/mol，比重控制在1.5g/l，温度控制在50～60℃；
43.3、将颗粒尿素添加进地下槽与料浆b形成混合料浆c，尿素添加质量占洗涤液与混酸总质量的15％，搅拌时间为0.5h，温度控制在30～45℃；
44.4、将混合料浆c泵入混酸槽，与混酸a经搅拌混合均匀得到料浆d，料浆c添加质量为混酸a的50％，搅拌时间为0.5h，温度控制在45～55℃；
45.5、将料浆d泵入给料槽，由料浆泵经调频器控制流量计量后输送至预中和槽/管式反应器中与氨反应形成中和料浆，后进入氨化造粒机内进行喷浆造粒；经干燥、筛分、冷却和包裹后形成高氮酸性磷肥。在管式反应器或预中和槽中与氨反应的中和度控制在0.8～0.9mol/mol；氨化造粒机内中和度控制在1.05mol/mol。产品高氮酸性磷肥分析结果(平均值)如下表所示：
46.指标总氮铵态氮酰胺态氮有效磷水溶性磷水有比ph/14.587.567.0240.1035.3388.1％3.8
47.实施例4
48.1、将湿法磷酸(48.3％p2o5)、渣酸(38.5％p2o5)和萃余酸(40.8％p2o5)按(4：3：3)混配均匀成混酸a进入混酸槽；
49.2、使用湿法磷酸、5％浓度的硫酸对造粒和干燥环节产生的含氨尾气进行洗涤，得到的洗涤液回收后通入地下槽形成料浆b，料浆b的中和度控制在0.3mol/mol，比重控制在1.40～1.45g/l，温度控制在55～60℃；
50.3、将颗粒尿素添加进地下槽与料浆b形成混合料浆c，尿素添加质量占洗涤液与混酸总质量的15％，搅拌时间为0.5h，温度控制在50～55℃；
51.4、将混合料浆c泵入混酸槽，与混酸a经搅拌混合均匀得到料浆d，料浆c添加质量为混酸a的50％，搅拌时间为0.5h，温度控制在55～60℃；
52.5、将料浆d泵入给料槽，由料浆泵经调频器控制流量计量后输送至预中和槽/管式反应器中与氨反应形成中和料浆，后进入氨化造粒机内进行喷浆造粒；经干燥、筛分、冷却和包裹后形成高氮酸性磷肥。在管式反应器或预中和槽中与氨反应的中和度控制在0.85～0.9mol/mol；氨化造粒机内中和度控制在1.1mol/mol。产品高氮酸性磷肥分析结果如下表所示：
53.指标总氮铵态氮酰胺态氮有效磷水溶性磷水有比有效镁有效铁有效铝ph/14.317.386.9340.3536.0289.3％3.372.162.454.2
54.对比例1
55.1、将湿法磷酸(48.3％p2o5)、渣酸(38.5％p2o5)和萃余酸(40.8％p2o5)按(4：3：3)混配均匀成混酸a进入混酸槽；
56.2、将颗粒尿素添加进混酸槽，与混酸a形成混合料浆b；尿素添加质量占洗涤液与混酸总质量的15％，搅拌时间为0.5～2h，温度为60～80℃；
57.4、将地下槽中的洗涤液(35％p2o5)泵入混酸槽，与混酸槽中的混合料浆b经搅拌混合均匀得到料浆c，搅拌时间为0.5h，温度为55～65℃；
58.5、将料浆c泵入给料槽，由料浆泵经调频器控制流量计量后输送至预中和槽/管式反应器中与氨反应形成中和料浆，后进入氨化造粒机内进行喷浆造粒；经干燥、筛分、冷却和包裹后形成高氮酸性磷肥。在预中和槽中与氨反应的中和度控制在0.8～0.9mol/mol；氨化造粒机内中和度控制在0.95～1.1mol/mol。产品高氮酸性磷肥分析结果如下表所示，可以看出，与在洗涤液中添加尿素相比，将尿素添加进混酸槽中，其肥料中的镁、铁和铝有效养分含量显著降低。
59.指标总氮铵态氮酰胺态氮有效磷水溶性磷水有比有效镁有效铁有效铝ph/14.2812.741.5440.1335.7589.1％0.830.290.345.7
60.尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本技术公开的原则范围之内。更具体地说，在本技术公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件或布局进行多种变形和改进。除了对组成部件或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

技术特征：
1.一种高氮酸性磷肥的制备方法，其特征在于包括如下步骤：s1.将渣酸、萃余酸中的一种或两种和湿法磷酸加入混酸槽搅拌混匀，形成混酸a；s2.使用湿法磷酸、硫酸对造粒和干燥环节产生的含氨尾气进行洗涤吸收，得到的洗涤液进入地下槽形成料浆b；s3.将尿素颗粒加入地下槽，与料浆b搅拌反应得到料浆c；s4.将料浆c泵入混酸槽，与混酸a经搅拌混合均匀得到料浆d；s5.将料浆d泵入给料槽中，由料浆泵经调频器控制流量计量后输送至预中和槽/管式反应器中与氨反应形成中和料浆后，喷入转鼓氨化造粒机返料上进行喷浆氨化造粒，造粒料经干燥、筛分、冷却和包裹后得到高氮酸性磷肥产品；高氮酸性磷肥产品中总氮含量为12～18％，其中酰胺肽氮含量为2.5～10.0％；有效磷含量39～42％，其中水溶性磷含量为33～36％；ph值为3.0～5.5。2.根据权利要求1所述的一种高氮酸性磷肥的制备方法，其特征在于：所述渣酸中p2o5的含量为38～42％，所述萃余酸中p2o5的含量为40～48％，所述湿法磷酸中p2o5的含量为42～54％。3.根据权利要求1所述的一种高氮酸性磷肥的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，渣酸、萃余酸、磷清酸的用量按质量份计如下：渣酸0～50份、萃余酸0～30份、湿法磷酸0-90份；最终形成的混酸a中p2o5含量为39～47％，搅拌时间为0.1～0.5h，比重为1.6～1.7g/l，温度控制在20～85℃。4.根据权利要求1所述的一种高氮酸性磷肥的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中所用硫酸浓度为3～10％，料浆b中p2o5的含量为15～45％，中和度为0.2～0.3mol/mol，比重为1.35～1.55g/l，温度控制在20～70℃。5.根据权利要求1所述的一种高氮酸性磷肥的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中尿素颗粒加入量为混酸a和料浆b总质量的5～25％，搅拌时间0.5～1h，温度控制在20～60℃。6.根据权利要求1所述的一种高氮酸性磷肥的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中料浆c质量为混酸a的10～70％，搅拌时间为0.2～0.5h，温度控制在20～70℃。7.根据权利要求1所述的一种高氮酸性磷肥的制备方法，其特征在于：所述步骤s5中在管式反应器或预中和槽中与氨反应的中和度控制在0.8～0.9mol/mol；氨化造粒机内中和度控制在0.95～1.1mol/mol。

技术总结
本发明公开了一种高氮酸性磷肥的制备方法，涉及磷肥制备技术领域。将渣酸、萃余酸与湿法磷酸加入混酸槽，形成混酸A；使用湿法磷酸、硫酸对造粒和干燥环节产生的含氨尾气进行洗涤，得到的洗涤液回收后通入地下槽形成料浆B；将尿素颗粒加入地下槽，与料浆B搅拌反应得到料浆C；将料浆C泵入混酸槽，与混酸A经搅拌混合均匀得到料浆D；将料浆D泵入给料槽中，在预中和槽/管式反应器中与氨反应形成中和料浆，在转鼓氨化造粒机内进行喷浆氨化造粒，造粒后颗粒经干燥、筛分、冷却和包裹后得到高氮酸性磷肥产品，适用北方农业，大量高效利用渣酸和萃余酸，保留渣酸和萃余酸中作物必需或有益的钙镁铁等养分，脲酸盐的缓释特性可有效提高作物产量。产量。产量。


技术研发人员：鲁振亚 黄成东 普正仙 段家堂 王永杰 王国栋 宗世荣 马航 王芳 周凌翔
受保护的技术使用者：云南云天化股份有限公司
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/7/12