專利名稱：一種硝酸分解磷礦粉生產硫基復合肥料的方法及其系統的制作方法
技術領域：
本發明特別涉及一種硫基復合肥料的方法及其系統，特別涉及一種硝酸分解磷礦粉生產硫基復合肥料的方法及其系統。屬于肥料領域。
背景技術：
目前生產硝基-硫基復合肥的方法中，最具代表性的是管式反應器-回轉鼓氨化粒化工藝。其主要工藝特點為硫酸鉀，硝酸銨與造粒機管式反應器中噴出的磷銨料漿 在轉鼓造粒機中混合，粘結成粒。粒子經干燥，篩分，包裹后即為成品。
該制備方法使用硫酸鉀和硝酸銨等成品肥料作為原料。原料硝酸銨主要是由稀硝酸與氨中和制得。原料硫酸鉀主要由曼海姆法轉化制得。該制備方法的缺點在于使用了本來可以作為成品肥出售的硝銨和硫酸鉀為原料，做了二次加工，工序繁雜，中間運輸，包裝物等損耗大。生產硫酸鉀的曼海姆工藝，基建、設備投資大，反應溫度在600 700℃，能耗高，腐蝕嚴重。
二十世紀九十年代，為了降低硫基肥成本，有人開發了低溫轉化的硫酸氫鉀工藝， 將反應溫度由曼海姆法的600 700℃降低至110 130℃，緩解了腐蝕，基建、設備投資大幅降低。該工藝主要技術特點濃硫酸與氯化鉀在內襯耐酸瓷磚的混凝土反應槽中反應，直接通入蒸汽加熱保溫，反應生成硫酸氫鉀和氯化氫，氯化氫被水吸收生成鹽酸。脫氯轉化后的硫酸氫鉀料漿與稀磷酸混合，制得混酸，混酸在中和槽或造粒機管式反應器中氨化，生成氨化料漿。根據氨化形式不同，氨化料漿或者直接噴入造粒機，轉鼓粘結成粒，或者將在預中和槽中氨化好的料漿用泵運輸送至造粒-干燥一體機中，低壓蒸汽霧化后涂布造粒。該工藝降低了轉化脫氯溫度，但是迫于工藝的水、熱平衡，硝態氮很難大量加入。
因此，本發明提供一種硝酸直接分解磷礦，同時結合了濃硫酸氯化鉀低溫脫氯工藝生產硫基復合肥的工藝及其方法，該工藝比以上工藝簡單直接，能耗低，腐蝕少， 減少了基建、設備的數量和投資。

發明內容
本發明的目的之一是提供一種工藝簡單直接，能耗低，腐蝕小，基建、設備投資 少的硝酸直接分解磷礦，同時結合濃硫酸氯化鉀低溫脫氯工藝生產硫基復合肥的方法。
本發明的上述目的是通過以下技術方案達到的:
一種硝酸分解磷礦粉生產硫基復合肥料的方法，其步驟如下
(1) 硫酸氫鉀制備
將硫酸和氯化鉀加入混凝土反應槽，維持硫酸過量20%~100%，槽底通蒸汽加熱，
反應溫度維持在110 130°C，停留時間控制在5 10小時，反應生成的氯化氫被風 機抽入鹽酸吸收系統，依次通過換熱器、降膜吸收器、填料塔等3 5級吸收，最后
生成濃度30%左右鹽酸，反應產物為混酸I ;
主要化學反應KC1+H2S04=KHS04+HC1
(2) 硝酸分解磷礦粉
從硝酸裝置出來的40% 60%稀硝酸經流量計計量后加入混凝土反應槽，磷礦粉 由皮帶計量稱計量后加入反應槽，維持硝酸與磷礦粉的摩爾比在10: 1 2: l之間， 反應溫度為40 10(TC;同時通入少量蒸汽維持反應溫度；反應產物為混酸II;
根據不同的硝酸加入量，主要化學反應有
3Ca3(P04)2 CaF2+7HNO3=6CaHPO4+3.5Ca(NO3)2+HF+0.5CaF2 3Ca3(P04)2 CaF2+14HN03=3Ca(H2P04)2+7Ca(N03)2+2HF 3Ca3(P04)2 CaF2+20HNO3=6H3PO4+10Ca(NO3)2+2HF 4HF+Si02=SiF4 t +2H20
(3) 混酸i與混酸n混合
將步驟(i)所得混酸i與步驟(2)所得混酸n經溢流管溢流，進入硫酸f丐結晶
槽(4#或7#)，混合反應，混合物為混酸in;
(4) 將步驟(3)所得混酸m與液氨或氣氨反應，得硫基復合肥料。
一種優選技術方案，其特征在于所述步驟(4)的具體步驟如下將步驟(3) 所得混酸III通過混酸液的輸送泵(6)輸送至過濾機(7)，去除濾渣；所得濾液由泵
(8)送至氨中和槽管式反應器(9)，與液氨或氣氨(5)中和后噴入中和槽(11)， 得氮磷鉀總含量在30% 40%液體肥。
一種優選技術方案，其特征在于所述步驟(4)的具體步驟如下將步驟(3)
所得混酸III直接用混酸輸送泵(6)輸送至造粒機管式反應器(9)，與液氨或氣氨在 管式反應器(9)中反應，氨化料漿噴射進入轉鼓造粒機(10)，與返料混合，粘結成 肥料顆粒，所得肥料顆粒再經干燥，篩分，破碎，冷卻，包裝；獲得氮磷鉀總濃度在 25%~34%的硝基-硫基復合肥。
一種優選技術方案，其特征在于所述步驟(4)的具體步驟如下將步驟(3)
所得混酸in分出一部分或全部去過濾，將硫酸鈣結晶部分或全部濾除，再通入造粒機管式反應器(9)氨化造粒，所得肥料顆粒再經干燥，篩分，破碎，冷卻，包裝，得 氮磷鉀總濃度在40%~60%的復合肥。
本發明的另一目的是提供一種適用于上述硝酸分解磷礦粉生產硫基復合肥料的 系統。
本發明的上述目的是通過以下技術方案達到的
一種硝酸分解磷礦粉生產硫基復合肥料的系統，其特征在于包括依次相連的混凝 土反應槽、混酸泵、過濾機、管式反應器和造粒機；所述混凝土反應槽包括硝酸分解 磷礦的反應槽和氯化鉀與硫酸反應脫氯的反應槽和硫酸鈣結晶槽，所述硝酸分解磷礦 的反應槽與所述硫酸鈣結晶槽之間以及所述氯化鉀與硫酸反應脫氯的反應槽與所述 硫酸鈣結晶槽之間通過槽間隔墻的上部和下部的溢流管相連接；所述硫酸鈣結晶槽再 通過混酸泵和管道與所述過濾機或管式反應器相連接；所述過濾機通過混酸泵和管道 與所述管式反應器相連接。
一種優選技術方案，其特征在于所述管式反應器直接噴漿至中和槽或造粒機。
一種優選技術方案，其特征在于所述硝酸分解磷礦的反應槽為1個或2個串聯， 通過溢流管道相連接；所述氯化鉀與硫酸反應脫氯的反應槽為2個或4個串聯，通過 溢流管道相連接。
一種優選技術方案，其特征在于所述混酸泵采用離心泵，其材質為聚四氟乙烯， F46， UB6， CD4Mcu，聚丙烯或玻璃鋼；所述混酸泵與所述過濾機之間的管道采用 內襯四氟管道或玻璃鋼、聚丙烯、SUS316L。
一種優選技術方案，其特征在于所述管式反應器為內襯四氟結構，所有接液部 分均為內襯四氟結構。
一種優選技術方案，其特征在于所述過濾機為帶式或轉盤式過濾機。
一種優選技術方案，其特征在于所述混凝土反應槽采用三層結構，最外層為普 通混凝土，中間層為玻璃鋼，硫化橡膠，耐酸混凝土，最內層采用耐酸瓷磚，碳磚， 花崗巖，浸漬碳磚或玻璃；所述混凝土反應槽與混凝土反應槽之間采用泡沫板或夾縫 隔開。
有益效果
本發明的方法及系統比目前的硝基硫基肥生產工藝流程更直接簡單，充分利用了 硝酸的硝態氮及酸性和反應熱，利用了濃硫酸氯化鉀的低溫脫氯和顯熱，減少了中間 步驟，顯著降低了能耗和腐蝕，減少了基建和設備投資。
下面通過附圖和具體實施方式
對本發明做進一步說明，但并不意味著對本發明保 護范圍的限制。


圖1為本發明實施例之一的工藝流程示意圖。
圖2為本發明實施例之二的工藝流程示意圖。
圖3為本發明實施例之三的工藝流程示意圖。
圖4為本發明實施例之一的工藝流程配用的混凝土反應槽的結構示意圖。
圖5為本發明實施例之二的工藝流程配用的混凝土反應槽的結構示意圖。
圖6為本發明中混凝土反應槽的槽底通蒸汽管的結構示意圖。
圖7為本發明管式反應器的結構示意圖。
具體實施例方式
實施例1:
利用本發明中的混凝土轉化槽，混酸泵，過濾機，氨中和槽等，制造硝基-硫基 液體肥。工藝圖詳見圖l。如圖1所示，為本發明實施例之一的工藝流程示意圖。如 圖4所示，為本發明實施例之一的工藝流程配用的混凝土反應槽的結構示意圖。該反 應槽為整體結構，槽之間有緩沖熱膨脹的夾層隔板或縫隙3;隔板3可以為泡沫塑料、
聚丙烯板或橡膠板，縫隙寬度0.5 5mm;反應槽為三層結構，外層1為普通混凝土， 中間層2可以為玻璃鋼、耐酸混凝土、橡膠板，內層4可以為耐酸瓷磚，無硅耐酸瓷 磚，碳磚，浸漬碳磚，花崗巖，玻璃。
硝酸裝置生產的60%稀硝酸3經流量計計量后，以7.8m3/h的速度加入5#硝酸分 解磷礦的反應槽，含P2O5 34%磷礦粉4以皮帶計量稱計量，以5.1t/h同時加入。反 應溫度為50~60°C，停留時間為2 4小時。通過反應槽之間隔墻的底部開口溢流至 6#硝酸分解磷礦的反應槽。最后通過溢流管道溢流至7弁硫酸鈣結晶槽。
濃硫酸1經流量計計量，以2.9m3/h的速度加入1#氯化鉀與硫酸反應脫氯的反 應槽，氯化鉀2由皮帶計量稱計量，以3.4t/h的速度同時加入，與硫酸混合反應， 同時通入蒸汽維持溫度在120 13℃之間，蒸汽從底部通入，并且預埋內襯外包聚
四氟乙烯或F46塑料合金的通氣管;其他地埋管結構也采用碳鋼或不銹鋼內襯外包聚 四氟乙烯或F46塑料合金結構，詳見圖6; l為外包防腐層，聚四氟乙烯或F46材質； 2為內襯防腐層，四氟乙烯或F46材質；3為止水帶，普通碳鋼或不銹鋼材質；4為 鋼管骨架，碳鋼或不銹鋼材質；5為連接法蘭。脫氯產物通過反應槽之間隔墻的開
口依次溢流至2#， 3#， 4#氯化鉀與硫酸反應脫氯的反應槽。最后溢流至7#槽。停 留時間約5 10小時。
混酸液在7#硫酸鈣結晶槽內反應生成硫酸鈣結晶和含NPK三元素的酸性肥料 溶液，將混酸III由混酸輸送泵6輸送至轉盤過濾機7，濾渣去除。濾液由泵8送至氨中和槽管式反應器9，與液氨或氣氨5中和后噴入中和槽11，包裝做成NPK總含量 在30% 40%液體肥。所述混酸輸送泵為離心泵，材質可以聚四氟乙烯，F46， UB6， CD4Mcu，聚丙烯、玻璃鋼。管道采用內襯四氟管道。還可以采用玻璃鋼、聚丙烯、 SUS316L。
所述管式反應器9的結構示意圖參見圖7;由軸向入口法蘭l，徑向入口法蘭2， 鋼管殼體3，文丘里4、 7，內襯5，噴頭6組成；軸向入口法蘭1和徑向入口法蘭2 的材質為SUS316L不銹鋼，也可采用SUS304、 SUS304L、 SUS316等其他材質；噴 頭6可以采用SUS316L不銹鋼，也可采用SUS304、 SUS304L、 SUS316等其他材質； 殼體(3)可以采用不銹鋼或碳鋼；文丘里4、 7和內襯5為四氟材質；反應器所有接 液部位均有四氟內襯。
所得液體肥中含氮15.8%，含磷8.4%，含鉀11%。氯根約為1%。
實施例2:
利用本發明中的混凝土轉化槽，混酸泵，造粒機管式反應器等，制造硝基-硫基 顆粒肥。工藝圖詳見圖2。如圖2所示，為本發明實施例之二的工藝流程示意圖。
硝酸裝置生產的60%稀硝酸3經流量計計量后，以7.8m3/h的速度加入3#硝酸分 解磷礦的反應槽，如圖5所示，為本發明實施例之二的工藝流程配用的混凝土反應 槽的結構示意圖。該反應槽為整體結構，槽之間有緩沖熱膨脹的夾層隔板或縫隙3; 隔板3可以為泡沫塑料、聚丙烯板或橡膠板，縫隙寬度0.5 5mm;反應槽為三層結 構，外層1為普通混凝土，中間層2可以為玻璃鋼、耐酸混凝土、橡膠板，內層4 可以為耐酸瓷磚，無硅耐酸瓷磚，碳磚，浸漬碳磚，花崗巖，玻璃。含？20530%磷 礦粉4以皮帶計量稱計量，以7.3t/h同時加入。反應溫度為50~60°C，停留時間為 2~4小時。反應液溢流至4#硫酸鈣結晶槽。
濃硫酸(98%) 1經流量計計量，以3.9m3/h的速度加入1#氯化鉀與硫酸反應脫 氯的反應槽，氯化鉀2由皮帶計量稱計量，以3.8t/h的速度同時加入，與硫酸混合 反應，同時通入蒸汽維持溫度在110 115t:之間。脫氯產物通過反應槽之間隔墻開 口溢流至2#氯化鉀與硫酸反應脫氯的反應槽，最后溢流至4tt硫酸鈣結晶槽。
在4#硫酸鈣結晶槽混合反應后將混酸111直接用混酸泵6輸送至造粒機管式反應 器9，與液氨或氣氨5在管式反應器9中反應，氨化料漿噴射進入轉鼓造粒機10， 與返料混合，粘結成粒，肥料顆粒再經干燥，篩分，破碎，冷卻，包裝為成品肥。
所得成品肥含氮12.6%,含磷7.9%，鉀9.1%，硫11.6%，鈣14.5%，氯根1.0%。
實施例3:
利用本發明中的混凝土轉化槽，混酸泵，造粒機管式反應器等，制造硝基-硫基顆粒肥。工藝圖詳見圖3。如圖3所示，為本發明實施例之三的工藝流程示意圖。
硝酸裝置生產的60%稀硝酸3經流量計計量后，以5.1m3/h的速度加入5#硝酸分解磷礦的反應槽，含P2O5 30%磷礦粉4以皮帶計量稱計量，以8.4t/h同時加入。反應溫度為80 100℃ ，反應產物通過反應槽之間隔墻的底部開口溢流至6#硝酸分解磷 礦的反應槽繼續反應。最后通過溢流管道溢流至7#硫酸鈣結晶槽。停留時間為2 4 小時。98%的濃硫酸1經流量計計量，以4.4m3/h的速度加入1#氯化鉀與硫酸反應 脫氯的反應槽，氯化鉀2由皮帶計量稱計量，以4.3t/h的速度同時加入，與硫酸混 合反應，同時通入蒸汽維持溫度在110 115℃ 之間。脫氯產物通過反應槽之間隔墻 開口依次溢流至2#， 3#， 4#氯化鉀與硫酸反應脫氯的反應槽。最后溢流至7#硫酸 鈣結晶槽。停留時間約5 10小時。
在7#硫酸鈣結晶槽混合反應后產物混酸III分出一部分由混酸輸送泵6輸送至帶式過濾機7，濾渣去除。濾液與未經過濾的混酸in混合后由泵8送至氨中和槽管式
反應器9，與液氨或氣氨5中和后噴入轉鼓造粒機10，肥料顆粒再經干燥，篩分， 破碎，冷卻，包裝為成品肥。
所得成品肥含氮14.7%，含磷14.1%，鉀16.2%，氯根1.0%。
實施例4:
利用本發明中的混凝土轉化槽，混酸泵，過濾機，造粒機管式反應器等，制造硝 基-硫基顆粒肥。工藝圖詳見圖3。
硝酸裝置生產的40%稀硝酸3經流量計計量后，以11.5m3/h的速度加入5#硝酸 分解磷礦的反應槽，含P205 34%磷礦粉4以皮帶計量稱計量，以6.6t/h同時加入。 反應溫度為40~50°C，停留時間為2 4小時。通過反應槽之間隔墻的底部開口溢流 至6#槽。最后通過溢流管道溢流至7#硫酸鈣結晶槽。
98%濃硫酸1經流量計計量，以3.5m3/h的速度加入1#氯化鉀與硫酸反應脫氯的 反應槽，氯化鉀2由皮帶計量稱計量，以3.4t/h的速度同時加入，與硫酸混合反應， 同時通入蒸汽維持溫度在110 12(TC之間。脫氯產物通過反應槽之間隔墻的底部開 口依次溢流至2#， 3#， 4#氯化鉀與硫酸反應脫氯的反應槽。最后溢流至7tt硫酸鈣 結晶槽。停留時間約5 10小時。
混酸液在7#硫酸鈣結晶槽內反應生成硫酸鈣結晶和含NPK三元素的酸性肥料 溶液，該懸浮液泵送至轉盤過濾機，過濾后的濾液由泵送入造粒機管式反應器，與 液氨反應后噴漿至造粒機成粒，肥料顆粒再經干燥，篩分，破碎，冷卻，包裝為成 品肥。其中成品肥含氮22.7%，含磷16.0%，含鉀16.3%。氯根約為1.5%。
權利要求
1、一種硝酸分解磷礦粉生產硫基復合肥料的方法，其步驟如下(1)混酸I制備將硫酸和氯化鉀加入混凝土反應槽，維持硫酸過量20％～100％，槽底通蒸汽加熱，反應溫度維持在110～130℃，停留時間控制在5～10小時，反應生成的氯化氫被風機抽入鹽酸吸收系統，依次通過換熱器、降膜吸收器以及填料塔吸收，最后生成濃度30％左右鹽酸，反應產物為混酸I；(2)硝酸分解磷礦粉從硝酸裝置出來的40％～60％稀硝酸經流量計計量后加入混凝土反應槽，磷礦粉由皮帶計量稱計量后加入反應槽，維持硝酸與磷礦粉的摩爾比在10∶1～2∶1之間，反應溫度為40～100℃；同時通入少量蒸汽維持反應溫度，得混酸II；(3)混酸I與混酸II混合將步驟(1)所得混酸I與步驟(2)所得混酸II經溢流管溢流，進入硫酸鈣結晶槽，混合反應，混合物為混酸III；(4)將步驟(3)所得混酸III與液氨或氣氨反應，得硫基復合肥料。
2、 根據權利要求1所述的硝酸分解磷礦粉生產硫基復合肥料的方法，其特征在 于所述步驟(4)的具體步驟如下將步驟(3)所得混酸III通過混酸液的輸送泵(6)輸送至過濾機(7)，去除濾渣；所得濾液由泵(8)送至氨中和槽管式反應器(9)， 與液氨或氣氨(5)中和后噴入中和槽(11)，得氮磷鉀總含量在30% 40%液體肥。
3、 根據權利要求1所述的硝酸分解磷礦粉生產硫基復合肥料的方法，其特征在 于所述步驟(4)的具體步驟如下將步驟(3)所得混酸in直接用混酸輸送泵(6)輸送至造粒機管式反應器(9)，與液氨或氣氨在管式反應器(9)中反應，氨化料漿 噴射進入轉鼓造粒機(10)，與返料混合，粘結成粒，獲得氮磷鉀總濃度在25% 34% 的硝基-硫基復合肥。
4、 根據權利要求1所述的硝酸分解磷礦粉生產硫基復合肥料的方法，其特征在 于所述步驟(4)的具體步驟如下將步驟(3)所得混酸III分出一部分或全部去過 濾，將硫酸鈣結晶部分或全部濾除，再通入造粒機管式反應器氨化造粒；得氮磷鉀總 濃度在40%~60%的復合肥。
5、 權利要求l一4中任一項所述的硝酸分解磷礦粉生產硫基復合肥料的系統，其 特征在于包括依次相連的混凝土反應槽、混酸泵、過濾機、管式反應器和造粒機；所 述混凝土反應槽包括硝酸分解磷礦的反應槽和氯化鉀與硫酸反應脫氯的反應槽和硫酸鈣結晶槽，所述硝酸分解磷礦的反應槽與所述硫酸鈣結晶槽之間以及所述氯化鉀與 硫酸反應脫氯的反應槽與所述硫酸鈣結晶槽之間通過槽間隔墻的上部和下部的溢流 管相連接；所述硫酸鈣結晶槽再通過混酸泵和管道與所述過濾機或管式反應器相連 接，所述過濾機或管式反應器通過管道與中和槽或造粒機相連接。
6、 根據權利要求5所述的系統，其特征在于所述硝酸分解磷礦的反應槽為1 個或2個串聯，通過溢流管道相連接；所述氯化鉀與硫酸反應脫氯的反應槽為2個或 4個串聯，通過溢流管道相連接。
7、 根據權利要求6所述的系統，其特征在于所述混酸泵采用離心泵，其材質 為聚四氟乙烯，F46， UB6， CD4Mcu，聚丙烯或玻璃鋼；所述混酸泵與所述過濾機 之間的管道采用內襯四氟管道或玻璃鋼、聚丙烯、SUS316L。
8、 根據權利要求7所述的系統，其特征在于所述管式反應器為內襯四氟結構。
9、 根據權利要求8所述的系統，其特征在于所述過濾機采用帶式或轉盤式過 濾機。
10、 根據權利要求9所述的系統，其特征在于所述混凝土反應槽采用三層結構， 最外層(1)為普通混凝土，中間層(2)為玻璃鋼，硫化橡膠，耐酸混凝土，最內層(4)采用耐酸瓷磚，碳磚，花崗巖，浸漬碳磚或玻璃；所述混凝土反應槽之間采用 泡沫板或夾縫(3)隔開。
全文摘要
本發明涉及一種硝酸分解磷礦粉生產硫基復合肥料的方法及系統，其步驟如下(1)硫酸氫鉀制備，得混酸I；(2)硝酸分解磷礦粉，得混酸II；(3)混酸I與混酸II混合；(4)將步驟(3)所得混酸III與液氨或氣氨反應，得硫基復合肥料。本發明的方法及系統比目前的硝基硫基肥生產工藝流程更直接簡單，充分利用了硝酸的硝態氮及酸性和反應熱，利用了濃硫酸氯化鉀的低溫脫氯和顯熱，減少了中間步驟，顯著降低了能耗和腐蝕，減少了基建和設備投資。
文檔編號C05G1/00GK101343200SQ20081021554
公開日2009年1月14日 申請日期2008年9月9日 優先權日2008年9月9日
發明者宋安新, 王禮龍, 王金銘, 鄭秀興, 凱 馬 申請人:中國-阿拉伯化肥有限公司