化工生产技术课件6.1

1、项目六项目六 化学肥料化学肥料 表表5-1 化学肥料的品种化学肥料的品种氮肥氮肥尿素、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵、尿素、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵、石灰氮、液氨、氨水及各种含氮溶液等石灰氮、液氨、氨水及各种含氮溶液等磷肥磷肥过磷酸钙、重过磷酸钙、富过磷酸钙、磷酸氢过磷酸钙、重过磷酸钙、富过磷酸钙、磷酸氢钙、钙镁磷肥、脱氟磷肥、钢渣磷肥等钙、钙镁磷肥、脱氟磷肥、钢渣磷肥等钾肥钾肥氯化钾、硫酸钾、窑灰钾肥等氯化钾、硫酸钾、窑灰钾肥等复混肥料复混肥料磷酸铵、硝酸磷、硫磷酸铵、磷酸二氢钾、硝磷酸铵、硝酸磷、硫磷酸铵、磷酸二氢钾、硝酸钾、尿素磷铵以及各种氮磷、磷钾和氮磷酸钾、尿素磷铵以及各种

2、氮磷、磷钾和氮磷钾等钾等微量元素肥料微量元素肥料硼、铜、锰、钼、铁等化合物硼、铜、锰、钼、铁等化合物第一节第一节 化学肥料概述化学肥料概述尿素，学名为碳酰二胺。分子式为尿素，学名为碳酰二胺。分子式为CO(NHCO(NH2 2) )2 2，相对分子，相对分子量约为量约为6060。因最早由人类及哺乳动物的尿液中发现，。因最早由人类及哺乳动物的尿液中发现，故称尿素。故称尿素。纯净的尿素为无色、无味针状或棱柱状晶体，含氮量纯净的尿素为无色、无味针状或棱柱状晶体，含氮量为为46.6%46.6%，工业尿素因含有杂质而呈白色或浅黄色。，工业尿素因含有杂质而呈白色或浅黄色。一、一、 尿素的性质和用途尿素的性质

3、和用途 尿素的用途非常广泛，它不仅可以用作肥料，而且尿素的用途非常广泛，它不仅可以用作肥料，而且还可以用作工业原料以及动物的饲料。还可以用作工业原料以及动物的饲料。 尿素是目前使用的含氮量最高的化肥。尿素属中性尿素是目前使用的含氮量最高的化肥。尿素属中性速效肥料，长期施用不会使土壤发生板结。其分解速效肥料，长期施用不会使土壤发生板结。其分解释放出的释放出的COCO2 2也可被作物吸收，促进植物的光合作用。也可被作物吸收，促进植物的光合作用。v在土壤中，尿素能增进磷、钾、镁和钙的有效性，在土壤中，尿素能增进磷、钾、镁和钙的有效性，且施入土壤后无残存废物。且施入土壤后无残存废物。 v 对原料液氨的

4、要求，其质量分数为：氨对原料液氨的要求，其质量分数为：氨99.599.5，水水0.50.5，油，油10 mg/kg10 mg/kg。v对原料二氧化碳气的要求为：对原料二氧化碳气的要求为：COCO2 2含量含量98.598.5（体积分数）（体积分数）H H2 2S S含量含量15mg/m15mg/m3 3。二、尿素生产的原料二、尿素生产的原料第二节第二节 尿素的生产尿素的生产一、一、 尿素合成的基本原理尿素合成的基本原理液氨和二氧化碳直接合成尿素的总反应为：液氨和二氧化碳直接合成尿素的总反应为：是一个可逆、放热、体积缩小的反应，反应在液相中是一个可逆、放热、体积缩小的反应，反应在液相中是分两步进

5、行的。首先液氨和二氧化碳反应生成甲铵，是分两步进行的。首先液氨和二氧化碳反应生成甲铵，故称其为甲铵生成反应故称其为甲铵生成反应第二步为甲铵脱水生成尿素，称为甲铵脱水反应第二步为甲铵脱水生成尿素，称为甲铵脱水反应v工业生产中通常是以尿素的转化率作为衡量尿素合成反应进工业生产中通常是以尿素的转化率作为衡量尿素合成反应进程的量度。程的量度。v由于实际生产中都是采用过量的氨与二氧化碳反应，因此通由于实际生产中都是采用过量的氨与二氧化碳反应，因此通常是以二氧化碳为基准来定义尿素的转化率，即：常是以二氧化碳为基准来定义尿素的转化率，即：二、平衡转化率二、平衡转化率v水溶液全循环法是我国大中型企业生产尿素的

6、主要方法。水溶液全循环法是我国大中型企业生产尿素的主要方法。v水溶液全循环法尿素生产主要包括四个基本过程：水溶液全循环法尿素生产主要包括四个基本过程：氨和二氧化碳氨和二氧化碳原料的供应及净化；原料的供应及净化；氨和二氧化碳合成尿素；氨和二氧化碳合成尿素；未反应物的分离未反应物的分离与回收；与回收；尿素溶液的加工。尿素溶液的加工。v将未反应的氨和二氧化碳用水吸收生成甲铵或碳酸铵水溶液再循环将未反应的氨和二氧化碳用水吸收生成甲铵或碳酸铵水溶液再循环返回合成系统。返回合成系统。二、二、 尿素的生产方法尿素的生产方法v1.1.温度温度v尿素合成的控制反应是甲铵脱水，它是一个微吸热反应，尿素合成的控制反

7、应是甲铵脱水，它是一个微吸热反应，提高温度甲铵脱水速度加快。温度每升高提高温度甲铵脱水速度加快。温度每升高1010，反应速，反应速度约增加一倍，因此从反应速率角度考虑，高温是有利度约增加一倍，因此从反应速率角度考虑，高温是有利的。的。v由生产实践表明，平衡转化率开始时随温度升高而增大，由生产实践表明，平衡转化率开始时随温度升高而增大，若继续升温平衡转化率逐渐下降。若继续升温平衡转化率逐渐下降。v综合进行考虑，目前工业上通常选择综合进行考虑，目前工业上通常选择185200185200作为尿作为尿素合成塔反应温度。素合成塔反应温度。三、尿素合成的工艺条件三、尿素合成的工艺条件v 2.2.氨碳比氨碳

8、比v氨碳比是指反应物料中氨碳比是指反应物料中NHNH3 3COCO2 2的摩尔比，用的摩尔比，用a a表示。表示。vNHNH3 3过量能提高尿素的转化率，因为过剩的过量能提高尿素的转化率，因为过剩的NHNH3 3促使促使COCO2 2转转化，同时能与脱出的化，同时能与脱出的H H2 20 0结合成氨水，使水排除于反应之结合成氨水，使水排除于反应之外，这就等于移去部分产物，外，这就等于移去部分产物，因此平衡向生成尿素的方因此平衡向生成尿素的方向移动。向移动。v从反应速度来看，提高氨碳比防止甲铵分解和尿素的水从反应速度来看，提高氨碳比防止甲铵分解和尿素的水解，抑制了副反应的进行，从而加快了甲铵的脱

9、水速度。解，抑制了副反应的进行，从而加快了甲铵的脱水速度。缩短了反应时间。缩短了反应时间。v水溶液全循环法氨碳比一般选择在水溶液全循环法氨碳比一般选择在3.53.54.54.5之间之间 v 3. 3.水碳比水碳比v水碳比是指合成塔进料中水碳比是指合成塔进料中H H2 2O/COO/CO2 2的摩尔比，常用符的摩尔比，常用符号号b b来表示。来表示。v水的来源有两方面：一是尿素合成反应的产物，二是水的来源有两方面：一是尿素合成反应的产物，二是水溶液全循环法中，一定量的水会随同未反应的水溶液全循环法中，一定量的水会随同未反应的NHNH3 3和和COCO2 2返回合成塔中。返回合成塔中。v从平衡移动

10、原理可知：水量增加，不利于尿素的形从平衡移动原理可知：水量增加，不利于尿素的形成它将导致尿素平衡转化率下降。工业生产中，总成它将导致尿素平衡转化率下降。工业生产中，总是力求控制水碳比降低到最低限度。是力求控制水碳比降低到最低限度。v水溶液全循环法中，水碳比一般控制在水溶液全循环法中，水碳比一般控制在0.7-1.20.7-1.2。v4.4.操作压力操作压力v尿素合成总反应是一个体积减少的反应，因而提高压力对尿尿素合成总反应是一个体积减少的反应，因而提高压力对尿素合成有利，尿素转化率随压力增加而增大。素合成有利，尿素转化率随压力增加而增大。v但合成压力也不能过高，因压力与尿素转化率的关系并非直但合

11、成压力也不能过高，因压力与尿素转化率的关系并非直线关系，在足够的压力下，尿素转化率逐步趋于一个定值，线关系，在足够的压力下，尿素转化率逐步趋于一个定值，压力再升高，转化率增加很少，但同时压缩的动力消耗增大，压力再升高，转化率增加很少，但同时压缩的动力消耗增大，生产成本提高，高压下甲铵对设备的腐蚀也加剧。生产成本提高，高压下甲铵对设备的腐蚀也加剧。v水溶液全循环法操作压力一般为水溶液全循环法操作压力一般为20MPa20MPa。v5.5.反应时间反应时间v在反应条件下，甲铵生成反应速率极快，而且反应比较完全，在反应条件下，甲铵生成反应速率极快，而且反应比较完全，但甲铵脱水反应速率很慢，反应很不完全

12、。所以尿素合成反但甲铵脱水反应速率很慢，反应很不完全。所以尿素合成反应时间主要是指甲铵脱水生成尿素反应时间。应时间主要是指甲铵脱水生成尿素反应时间。v为了使甲铵脱水反应进行得比较完全，就必须使物料在合成为了使甲铵脱水反应进行得比较完全，就必须使物料在合成塔内有足够的停留时间。但是反应时间过长，生产能力下降，塔内有足够的停留时间。但是反应时间过长，生产能力下降，同时甲铵的不稳定性增加，尿素缩合反应加剧，且甲铵对设同时甲铵的不稳定性增加，尿素缩合反应加剧，且甲铵对设备的腐蚀也加剧。备的腐蚀也加剧。v由下图可以看出，尿素反应时间在由下图可以看出，尿素反应时间在40 min40 min之内，停留时间对

13、之内，停留时间对转化率有明显的影响，反应时间太短，转化率明显下降。但转化率有明显的影响，反应时间太短，转化率明显下降。但物料停留时间超过物料停留时间超过1h1h，转化率凡乎不再变化。，转化率凡乎不再变化。v因此，一般反应时间为因此，一般反应时间为40-60min40-60min。四、水溶液全循环法尿素合成工艺流程四、水溶液全循环法尿素合成工艺流程v液氨经液氨升压泵将压力提高至液氨经液氨升压泵将压力提高至2.5 MPa2.5 MPa，通过液氨过滤器除去杂质，通过液氨过滤器除去杂质，送入液氮缓冲槽中与循环系统来的液氨混合，混合后压力约送入液氮缓冲槽中与循环系统来的液氨混合，混合后压力约1.7 MP

14、a1.7 MPa进进入高压氨泵，将液氨加压至入高压氨泵，将液氨加压至20MPa20MPa。高压液氨经预热器加热到。高压液氨经预热器加热到45455555，然后进入第一反应器然后进入第一反应器8 8。v二氧化碳原料气（含二氧化碳原料气（含COCO2 29898以上）在进气总管内先与氧混合。加入氧气以上）在进气总管内先与氧混合。加入氧气是为了防止腐蚀合成系统的设备，加入量约为二氧化碳进气总量的是为了防止腐蚀合成系统的设备，加入量约为二氧化碳进气总量的0.5%0.5%体积）。体积）。v混有氧的二氧化碳进入气液分离器混有氧的二氧化碳进入气液分离器6 6，将气体中的水滴除去，然后进入，将气体中的水滴除去

15、，然后进入二氧化碳压缩机二氧化碳压缩机7 7，将气体加压至，将气体加压至20MPa20MPa，此时温度为，此时温度为125 125 ，再进入第，再进入第一反应器一反应器8 8与液氨和循环来的甲铵溶液进行反应，约有与液氨和循环来的甲铵溶液进行反应，约有90%90%左右的二氧化左右的二氧化碳生成甲铵，反应放出的热量使溶液温度升到碳生成甲铵，反应放出的热量使溶液温度升到170170175175，进人合成塔，进人合成塔9 9，未反应的二氧化碳在塔内继续反应生成甲铵，同时甲铵脱水生成尿，未反应的二氧化碳在塔内继续反应生成甲铵，同时甲铵脱水生成尿素。素。v物料在塔内停留一小时左右物料在塔内停留一小时左右,

16、 ,二氧化碳转化率达二氧化碳转化率达62-64%62-64%。含有尿素、过。含有尿素、过量氨，末转化的甲铵、水及少量游离二氧化碳的尿素溶液从塔顶出来，量氨，末转化的甲铵、水及少量游离二氧化碳的尿素溶液从塔顶出来，温度约为温度约为190190左右，经自动减压阀降压，再进入循环工序。左右，经自动减压阀降压，再进入循环工序。五、未反应物的分离与回收五、未反应物的分离与回收v从尿素合成塔排出的物料，除含有尿素和水外，尚有未转化从尿素合成塔排出的物料，除含有尿素和水外，尚有未转化为尿素的甲铵、过量氨和二氧化碳及少量的惰性气体。为尿素的甲铵、过量氨和二氧化碳及少量的惰性气体。v为了使未转化的甲铵、氨和二氧

17、化碳重新返回合成系统，首为了使未转化的甲铵、氨和二氧化碳重新返回合成系统，首先应将它们与反应产物尿素和水分离，然后再加以回收，循先应将它们与反应产物尿素和水分离，然后再加以回收，循环使用。环使用。v工业上采用的分离与回收方法主要是两段减压加热法。工业上采用的分离与回收方法主要是两段减压加热法。降低压力或提高温度对甲铵的分解是有利的。溶液中游离氨降低压力或提高温度对甲铵的分解是有利的。溶液中游离氨和二氧化碳的溶解度也随温度升高、压力降低而减小，故减和二氧化碳的溶解度也随温度升高、压力降低而减小，故减压加热，对氨和二氧化碳的解吸也是有利的。压加热，对氨和二氧化碳的解吸也是有利的。在水溶液全循环法中

18、，采用两段减压加热分离，第一步将尿在水溶液全循环法中，采用两段减压加热分离，第一步将尿素熔融物减压到素熔融物减压到1.7MPa1.7MPa左右，并加热到约左右，并加热到约160160，使之第一次，使之第一次分解。称力中压分解。第二步再减压到分解。称力中压分解。第二步再减压到0.3 MPa0.3 MPa并加热到约并加热到约147147，使之第二次分解，称为低压分解。，使之第二次分解，称为低压分解。经过两次降压分解后，甲铵的分解率已达经过两次降压分解后，甲铵的分解率已达97%97%以上，过量氨的以上，过量氨的蒸出率可达蒸出率可达98%98%以上。残余部分再进入蒸发系统减压蒸发，使以上。残余部分再进

19、入蒸发系统减压蒸发，使残余的氨和二氧化碳全部分解。残余的氨和二氧化碳全部分解。分离原理分离原理六、尿素溶液的加工六、尿素溶液的加工v尿素溶液经分解，闪蒸后，得到了质量分数约尿素溶液经分解，闪蒸后，得到了质量分数约70-75%70-75%的尿素熔的尿素熔融液，其中融液，其中NHNH3 3和和COCO2 2含量总和少于含量总和少于1 1，要得到固体尿素产品，要得到固体尿素产品，必须将水分除去，工业上主要采用在造粒塔造粒的加工方法。必须将水分除去，工业上主要采用在造粒塔造粒的加工方法。v尿素的造粒是在造粒塔内进行的，熔融尿液经喷头喷洒成液滴，尿素的造粒是在造粒塔内进行的，熔融尿液经喷头喷洒成液滴，由

20、上下落，并与造粒塔底进入的冷空气逆流接触，冷却粒化，由上下落，并与造粒塔底进入的冷空气逆流接触，冷却粒化，整个造粒过程分为整个造粒过程分为4 4个阶段：将熔融尿素喷成液滴；液滴冷却个阶段：将熔融尿素喷成液滴；液滴冷却到固化温度；固体颗粒的形成；固体颗粒再冷却至要求的温度。到固化温度；固体颗粒的形成；固体颗粒再冷却至要求的温度。v能力目标v能够进行硝酸铵生产工艺条件的分析，判断和选择v能够阅读和绘制硝铵生产工艺流程图。v知识目标v了解硝酸铵的性质与用途；v掌握硝酸氨的生产方法v氨与硝酸中和制造硝酸铵的基本原理情境三情境三 硝酸铵的生产硝酸铵的生产 硝酸铵，简称硝铵，分子式NH4NO3，为白色结晶

21、，助燃，具刺激性，纯硝铵含氮量为35%，仅次于尿素的含氮量，是一种重要的氮肥。储存注意事项： 储存于阴凉、通风处。远离火种、远离火种、热源。热源。任务一任务一 硝酸铵的性质与用途硝酸铵的性质与用途v硝铵的生产方法有中和法和转化法两种。v1.1.中和法制取硝铵中和法制取硝铵v采用氨气与硝酸进行中和反应，是工业上生产硝铵的主要方法，生产过程包括中和反应、溶液蒸发、结晶或造粒等步骤。v原料：以氨气及60浓度以下的稀硝酸作为硝铵生产的原料。v原料中氯化物、油分、有机物均不应超过允许值，而且不应含有能在工艺过程中增加热分解和引起爆炸危险的其他物质。任务二任务二 硝酸铵的生产方法硝酸铵的生产方法v 2.2

22、.转化法制硝铵转化法制硝铵用硝酸钙转化法生产硝酸铵，主要是采用气态氨和二氧化碳处理(气态转化)或与碳酸铵溶液作用（液态转化）两种方法来实现。32423433Ca(NO )+ (NH) CO= 2NH NO+ CaCO析出的碳酸钙沉淀经过滤分离，可作为生产水泥的原料。滤液可以用蒸发的方法加工成商品硝酸铵。 本章介绍中和法制取硝铵 32232433Ca(NO )+ CO+ 2NH+ H O = 2NH NO+ CaCO任务三任务三 氨与硝酸中和制造硝酸铵氨与硝酸中和制造硝酸铵v 1.基本原理基本原理 硝铵由气氨中和硝酸而获得，其反应式为: 在氨与硝酸的中和过程中，根据中和热是否被利用，硝铵的生产流

23、程可以分为两种。一种是先制取硝酸铵稀溶液，然后利用中和热再蒸发的多段流程；另一种用较浓的硝酸和气氨直接制取熔融液的一段流程即无蒸发浓缩的流程。后者又分为常压法和加压法两种。 3343NH (g) + HNO ( )NH NOl rm=149.1 kJH2 2中和反应工艺条件的选择中和反应工艺条件的选择v压力 当压力高时，有利于抑制氨和硝酸的挥发与分解，可以减少氮的损失。因此，采用加压中和法效果较好，压力为0.20.5MPa。也可采用常压法，压力为0.110.13MPa。v硝酸浓度 硝酸浓度愈高，放出的热量愈多，反应器内温度剧烈升高，硝酸更易分解，且随水蒸气带出的原料也增多，因此在工业生产中硝酸

24、的浓度一般采用43%58%。v研究及生产实践表明，在碱性介质下氨和硝酸的损失比酸性介质中要多。所以多数厂采用酸性介质下中和，但为了减少硝酸的损失并减轻再中和过程的负担，中和器内溶液中游离硝酸的含量要严格控制在01.0g/L范围内。任务四任务四 硝酸铵生产工艺流程硝酸铵生产工艺流程v1. 常压中和三段蒸发造粒法流程v2常压中和二段真空蒸发结晶法流程 v3加压中和无蒸发流程l硝酸槽；2氨加热器；3液氨分离器；4中和器；5蒸发蒸汽捕集洗涤器；6一段真空蒸发器；7再中和器 常常压压中中和和三三段段蒸蒸发发造造粒粒法法流流程程图65 采用真空蒸发器的硝酸中和流程1洗涤中和器；2混合器；3带排气管的水封槽

25、；4真空蒸发器；5受槽泵；6泵；7蒸发蒸汽洗涤器；8冷凝器；9真空泵；10循环泵；11洗涤器常压中和二段真空蒸发结晶法流程常压中和二段真空蒸发结晶法流程图66 加压硝酸中和流程1中和器；2，3氨蒸发器；4分离器；5蒸发器；6受槽；7、13泵；8冷凝器9-真空泵；10，12-受槽；11-二次蒸汽冷凝器； 加压中和加压中和无蒸发无蒸发流程流程v能力目标v能够进行过磷酸钙生产工艺条件的分析，判断和选择v能够阅读和绘制过磷酸钙生产工艺流程图。v知识目标v了解磷肥的分类v掌握过磷酸钙生产的基本原理 情境四情境四 磷肥的生产磷肥的生产 任务一任务一 磷肥概述磷肥概述磷肥是以磷矿为原料生产的含有作物营养元素

26、磷的化肥。磷在植物体内是细胞的组分，对细胞的生长和增殖起重要作用；磷还参与植物的光合作用，糖和淀粉的利用和能量的传递过程。磷肥还能促进植物苗期根系的生长，使植物提早成熟。植物在结果时，磷大量转移到籽粒中，使得籽粒饱满。常见的磷肥有过磷酸钙、磷酸铵和重过磷酸钙等。磷肥的品位以五氧化二磷的质量分数表示。磷肥中所含的磷，习惯上用P205(质量)表示，但实际上是以磷酸盐形式存在的。磷肥品种繁多，也有多种分类方法。按溶解性不同分为水溶性磷肥、枸溶性（不溶于水但能溶解于2%的柠檬酸溶液）磷肥和难溶性磷肥三类。水溶性磷肥有普通过磷酸钙、富过磷酸钙、磷酸铵等。枸溶性磷肥主要有钙镁磷肥，脱氟磷肥，钢渣磷肥，沉淀

27、磷酸盐等。难溶性磷肥如磷矿粉肥和脱脂骨粉等。按生产方式不同分为酸法磷肥和热法磷肥两大类。任务二任务二 磷肥分类与品种磷肥分类与品种任务三任务三 过磷酸钙的生产过磷酸钙的生产v普通过磷酸钙，也叫过磷酸钙，简称普钙。是目前使用最广泛的磷肥。普钙是一种浅灰色或深灰色的疏松粉末或粒状产品，其主要成分是水合磷酸二氢钙Ca(H2P04).H20(也称磷酸一钙)和难溶性的无水硫酸钙。v过磷酸钙质量的高低是由其所含植物能吸收的有效磷(以P205表示)的多少来衡量的。v有效磷包括水溶性P205和枸溶性P205两部分。54 32422224.2Ca F(PO ) +7H SO +3H O = 3Ca(H PO )

28、 H O+7CaSO2HF41.1.基本反应基本反应 普钙是用硫酸分解磷矿粉，经过混合、化成、熟化、中和等工序制成的。硫酸分解磷矿制造过磷酸钙的总反应为：v反应分两个阶段进行反应分两个阶段进行。第一阶段是硫酸分解磷矿，生成磷酸和半水硫酸钙：.54 32423442Ca F(PO ) +5H SO + 2.5H O = 3H PO +5CaSO 0.5H OHF由于硫酸是强酸，反应温度又高(110以上 )，因而这一阶段反应很快，一般在0.5h或更短时间内即可完成。随着反应的进行，磷矿不断被分解，逐渐减少，CO2、SiF4和水蒸气等气体不断逸出，固体硫酸钙结晶大量生成；使反应料浆在几分钟内就可以变

29、稠，离开混合器进入化成室后便很快固化。v 2.2.化成（固化）化成（固化）：是使浆状物料转化成一种表面干燥、疏松多孔、物理性质良好的固态物料(普钙生产中称为鲜肥)的过程。“化成”过程进行得好坏，主要取决于所生成硫酸钙结晶的类型、大小和数量。在正常生产条件下，料浆中首先析出细长形如针状或棒状的半水硫酸钙0.5H20结晶。它们交叉生长，堆积成“骨架”，使大量液相(约占料浆的40以上)包藏在晶粒间空隙中，形成固体状物料。第一阶段的硫酸完全消耗后，生成的磷酸分解磷矿而形成磷酸一钙。.5433422422Ca F(PO)+ 7H PO+ 5H O = 5Ca(H PO)H OHF 第二阶段反应是以第一阶

30、段生成的磷酸分解剩余的磷矿粉，只有当硫酸耗尽后，才能发生此反应，生成普钙的有效成分磷酸一钙。该阶段反应是在化成的后期开始，以后还要在仓库堆放很长一段时间，生产上又称为熟化，经过熟化，达到规定指标后才能做为产品出厂。在这个阶段生成的磷酸一钙最初溶解于液相中，随着反应的进行不断析出Ca(H2P04).H20结晶。 3.3.熟化：熟化：由化成室卸出的鲜肥，一般含有15-22尚未分解的磷矿粉，必须在仓库中堆置一定时间，使半成品中的游离酸同磷矿粉继续分解，使第二阶段反应接近完成，这个过程称为熟化。熟化过程在仓库中进行。鲜钙熟化时间，随磷矿类型不同而有较大的差别。易分解矿要7-10天难分解矿要10-15天

31、或更多。v 经过第二阶段反应后，到熟化后期磷矿分解率达到95左右，游离酸降至5以下，磷矿的分解和熟化过程就基本结束。v 4.4.中和：中和：熟化后期，成品还中含有一定量的游离酸，产 品吸湿性强，物理性能差，直接施用会损伤农作物，并腐蚀包装及运输材料。需加入一些中和剂进行中和。v中和剂可选择能中和游离酸的氨、石灰石、磷矿粉等。以磷矿粉使用最为普遍。v用氨中和游离酸又称为普钙的氨化，产品称为氨化普钙。普钙氨化后水分有所下降，不粘结，物性得到显著改善，易于播撒。普钙因氨化而增加了少量氮，从而提高了肥效。如要进一步提高氮含量，可用尿素硝铵的氨溶液来进行普钙的氨化。5.5.副反应副反应：324422Ca

32、CO + H SO= CaSO + H O + CO 324422MgCO + H SO = MgSO + H O +CO .24 324234Fe(H PO ) + H O = FePO 2H O + 2H PO24 324234.Al(H PO ) + H O = AlPO 2H O + 2H PO用硫酸分解磷矿粉的同时，磷矿中的杂质也能被硫酸分解，生成硫酸盐：随着反应的进行和液相中磷酸浓度的降低，铁和铝的酸式盐转变为难溶的中性磷酸盐：v反应过程中，生成的HF能与磷矿石中的SiO2作用生成氟硅酸：2424HF + S iOS iF2H O426S iF2HF = H S iF一般在制取过磷

33、酸钙的过程中，矿石含氟量的40左右以SiF4形式逸出，其余的残留在产品中成为氟硅酸盐。v(1)(1)理论硫酸用量理论硫酸用量 v理论硫酸用量是指按化学反应计量每分解1份质量的磷矿粉所需质量分数为100的硫酸份数。根据磷矿中各组分的化学组成，按化学反应方程式即可计算出理论硫酸用量。任务四任务四 生产工艺条件选择生产工艺条件选择过磷酸钙制取过程中，反应速度和产品质量与硫酸用量、硫酸浓度、温度、矿粉细度等有关。v由硫酸分解磷矿生成硫酸钙与Ca(H2P04).H20的反应方程式可看出，每3molP2O5需消耗7molH2SO4，所以每份质量P205消耗硫酸为： 79831421.61份v同样可计算出，

34、每份CO2耗硫酸量为2.23份，每份Fe203耗硫酸量为0.61份，每份Al2O3耗硫酸量为0.96份。每份磷矿中的硫酸理论用量为矿中所含的P2O5、 CO2、 Fe203、 Al2O3消耗硫酸量的总和。v即分解磷矿的硫酸理论用量为： 1.61P2O5%+2.23CO2%+0.61Fe203+0.96Al2O3%（2 2）硫酸浓度）硫酸浓度硫酸浓度对磷矿分解和过磷酸钙的物理性质有很大影响。一般来说硫酸浓度稍低一些，可得到较高的分解率。若采用较浓的硫酸，由于反应速度快，一开始就在磷矿颗粒表面上形成致密的硫酸钙薄膜，使继续分解速度减慢，得到的是难于固化且物理性质不良的磷酸钙。生产上采用硫酸质量分数

35、为68%72%。 （3 3）硫酸温度）硫酸温度硫酸温度对磷矿的分解速度、产品含水量和物理性质都有一定的影响。硫酸温度高，带进的热量较多，加上反应热，可促进水分的蒸发和含氟气体的逸出，有利于提高反应速度，同时也可改善产品的物理性质。但当使用硫酸的温度高时，反应速率快，会形成致密的硫酸钙膜。通常采用的硫酸温度为7080。 v（4 4）磷矿粉的细度）磷矿粉的细度v磷矿粉的细度对生成过磷酸钙的反应速度有较大影响。矿粉愈细，总表面积愈大，反应速度就愈快。一般要求通过0.147mm筛的矿粉高于95%，其中70%-80%通过0.074mm筛。v用于生产过磷酸钙的磷矿的P2O5含量宜在26%28%以上，品位过

36、低，硫酸的消耗量增加，产品质量差，所以低品位的磷矿应进行富集，以提高P2O5的含量。此外，磷矿中铁铝氧化物之和应小于4%，以减少磷肥中有效P2O5的“退化”。任务五任务五 过磷酸钙生产工艺流程过磷酸钙生产工艺流程v连续操作的过磷酸钙生产流程包括4个主要工序：（1）酸与磷矿粉混合；（2）料浆在化成室内固化（3）过磷酸钙在仓库内熟化、中和；（4）从含氟废气中回收氟。情境五情境五 钾肥的生产钾肥的生产v能力目标v能够阅读和绘制氯化钾生产工艺流程图。v知识目标v了解氯化钾的性质v了解氯化钾的生产原料v了解从钾石盐中提取氯化钾的方法v掌握氯化钾结晶法原理 任务一任务一 氯化钾溶解结晶法原理氯化钾溶解结晶

37、法原理 20 40 60 80 100 120 温度 / 500 400 300 200 100 溶解度 /g.(1000g水)-1 v上图表示氯化钾和氯化钠在不同温度下的共同溶解度。v从图中可以看出，在20时，1000g水中能同时溶解298g氯化钠，159g氯化钾；而在100时，1000g水中仅能溶解274g氯化钠，比20时减少了24g,而氯化钾的溶解度增加到354g ,比20时增加了195g。v如果将100的共饱和溶液冷却至20，其中一半以上的氯化钾结晶析出，而氯化钠反而成了不饱和状态，不析出v将析出氯化钾后的20共饱和溶液加热到100，然后再溶解定量钾石盐，把其中的氯化钾全部溶入溶液中，

38、而氯化钠基本保留于固体残渣中而很少溶解。经分离及冷却这种热溶液，即可结晶出氯化钾。任务二任务二 氯化钾生产工艺流程氯化钾生产工艺流程v溶解结晶法工艺流程由四部分组成。v（1）矿石溶浸 用已加热并已分离出氯化钾固体的母液去溶浸破碎到一定粒度的钾石盐矿石，使其中的氯化钾转入溶液，而氯化钠几乎全部残留在不溶性残渣中。v（2）残渣分离 将热溶浸液中的食盐、粘土等残渣分离出去，并使之澄清。v（3）氯化钾结晶 通过冷却澄清的热浸取液，将氯化钾结晶出来。v（4）氯化钾分离 分离出的氯化钾结晶，经洗净、干燥后即可出售。母液加热后返回系统，用来溶浸新矿石。 v溶解结晶法的工艺流程如上图所示。v钾石盐经破碎机破碎

39、和振动筛过筛后，送入两个串联的溶解器中，用KCl母液进行溶浸。v溶浸在常压下进行，温度保持在100-103。溶解器内装有搅拌器，一方面保持搅拌，促使KCl溶解，另一方面使固体不断向前移动，把未溶解的钾石盐送到另一溶解器中溶浸。v从澄清槽出来的溢流液，即为NaCl、KCl热共饱和液，送往真空结晶器9、10、11结晶。每组结晶器由结晶罐、蒸发室(两者常上下合在一起，蒸发室直接布置于结晶罐的上面)、冷凝器和蒸汽喷射器所组成。第五节第五节 复合肥料复合肥料v复合肥料、掺混肥料是含有氮、磷、钾三大营养元素中任意两种或两种以上的肥料，具有养分全面，包装和运输成本低，施肥方便等特点。 v一般以N-P2O5-K2O来表示其所含有的营养元素百分比，若还含有N、P、K以外的其他营养元素，则可