复合肥料.ppt

1、第四章复混肥、磷酸铵类肥料硝酸磷肥、概况、复混肥：化学方法和混合方法制成的含有作物营养元素体的氮、磷、钾元素的任何2种或3种化学肥料。 其作用是在不同的生产条件下满足农业需要的多种养分的综合需求和平衡。 经常被用于现代农业。 生产复混肥的原料：一些基肥和中间产品。 主要有硝酸铵、硫酸铵、尿素、过磷酸钙元素、重过磷酸钙元素、磷酸铵类肥料、氯化钾元素、硫酸钾元素、阿摩尼亚、各种含氮溶液、磷酸等。 磷酸铵类肥料，一、磷酸铵的性质磷酸铵含有磷酸一铵NH4H2PO4(MAP )、磷酸氢铵(NH4)2HPO4(DAP )和磷酸三铵(NH4)3PO4(TAP种。 (p225表2-4-1 )纯磷酸铵盐是白色晶

2、状物质，MAP最稳定，DAP次，TAP不稳定，常温、常压下放出阿摩尼亚形成DAP。 工业生产的磷酸铵肥料是MAP和DAP的混合物，在先主要称为磷酸铵类肥料(1252O )，以后主要称为磷酸氢铵类肥料(18460 )。 MAP、DAP脱水产物为多磷酸铵(APP )磷酸铵分别与尿素、硫酸铵或硝酸铵形成复混肥的尿磷酸铵(UAP )、硫磷酸铵(APS )、硝酸铵(APN )； 与钾元素盐结合形成NPK三元复混肥，1 .磷酸一铵热安定性好，不易吸湿，在水中溶解度大，随温度升高急剧增大。 约200左右会释放出NH3和H2O。 呈酸性反应，PH为4.4。 氮磷比为1:4或1:5。 2、磷酸氢铵的稳定性比磷酸

3、铵稍差，在水中的溶解度也有碱反应，pH值为80。 在高温高湿条件下，阿摩尼亚的挥发多。 其氮磷比约为1:2.5，二，作为磷酸铵制造所必需的原料的奥尔特磷酸主要为湿式磷酸。 一定量的杂质：多含有金属络离子、酸络离子等，如果杂质的总含量超过8%，则很难得到合格的18-46-0DAP制品。 将生产阿摩尼亚液体阿摩尼亚罐、液体阿摩尼亚蒸发器、阿摩尼亚供应系统、三磷酸铵的原理阿摩尼亚和磷酸中和得到磷酸铵。 拉力赛中和度的概念：磷酸的氢络离子被阿摩尼亚中和的程度。 磷酸的第一个氢络离子被中和时的中和度为1.0，磷酸一铵生成的磷酸的第二个氢络离子被中和时的中和度为2.0，生成磷酸氢铵。 中和度为NH3和H3

4、P04的摩尔比。 1、主反应中和度为1时H3PO4(L) NH3(G)=NH4H2PO4中和度为2时H3PO4(L) 2NH3(G)=(NH4)2HPO4纯磷酸和阿摩尼亚中和在作为瞬间能够进行的快速反应的阿摩尼亚化过程中放出的热量大，利用其蒸发除去溶液中的水的一部分用预热的54%磷酸在管式反应器中迅速阿摩尼亚化，也可以通过高温脱水生成部分多磷酸铵。 2、副反应(了解)湿法磷酸中的杂质和阿摩尼亚合过程中，杂质参与化学反应(见p230 )生成的复杂化合物影响拉力赛黏性系数和磷酸铵产品的组成、物性和P2O5的溶解性。 各湿法磷酸的杂质种类和含量不同，得到的阿摩尼亚化沉淀物的组成也不同，但主要结果基本

5、一致。 从湿式磷酸阿摩尼亚化到不同PH的沉淀物(P231表246 )、四磷酸阿摩尼亚化的工艺和设备、1 .常压阿摩尼亚化(1)槽式中和法(p245图2-4-17 )中国拉力赛浓缩法年内3万吨磷酸铵工厂普遍采用的磷酸阿摩尼亚化流程。 年产1224万t磷酸铵的大型工厂采用不设置搅拌的一次扩张式的预中和槽。 含有P2O540%的溶液放入预中和槽中，压力0.50.6Mp的瓦斯气体阿摩尼亚从安装在中和槽下端的4个喷口沿切线方向以100m/s的速度通过槽，利用瓦斯气体阿摩尼亚的激烈冲击和反应热使溶液沸腾气化，溶液具有机械搅拌装置的优点：缓冲性好，操作控制容易缺点：设备大，消耗金属材料较多的使用P2O5浓度

6、不宜超过40%，由于流变性差，不利于阿摩尼亚化操作和拉力赛输送的拉力赛浓度低，造粒回料比大，干燥能耗高，在中和槽内停留时间长。 (2)快速阿摩尼亚化蒸发器工艺流程2-4-18用热交换设备热交换反应物磷酸后，与阿摩尼亚反应，反应速度加快。 与(1)相比，具有滞留时间短、生产强度高、阿摩尼亚损失小、无机械搅拌装置、可以回收利用蒸发的二次蒸汽等优点。 2 .加压阿摩尼亚化常压阿摩尼亚化使用的P2O5浓度超过40%时要不得。 为了用5254%的磷酸生产磷酸铵，降低干燥能源消费，需要在更高温度和相应压力下阿摩尼亚化，提高磷酸铵的溶解度，维持拉力赛良好的流变性(1)加压阿摩尼亚化反应器。 图2-4-19、

7、带搅拌的加压阿摩尼亚化反应器(工作原理)含有P2O54850%的磷酸，压力为0.3Mp，温度为170，在搅拌条件下阿摩尼亚化。 图2-4-20、导流式加压反应器(工作原理) (2)管式反应器反应物在反应管中停留12s的时间内完成了反应过程，但由于结垢、堵塞和腐蚀问题没有得到很好的解决，到1965年工业化装置很少。 在自各儿中阅读： p247美国TVA十字管反应器，五磷铵肥料的生产技术，磷铵化拉力赛浓缩法磷铵浓缩法磷铵1 .中和磷铵化拉力赛的浓缩铵和磷酸后，浓缩中和拉力赛， 可以得到含有2535%水的磷酸铵拉力赛，可以直接用于喷雾造粒的拉力赛浓缩中和时加热管壁的水垢少，容易用磷酸清洗。 磷酸铵拉

8、力赛重叠作用蒸发流程(p253图2-4-26) 2.喷雾造粒滚筒干燥制粒状磷酸铵粒径要求： 14mm球状粒子的优点：颗粒肥料比粉状肥料的外表面小得多，粒间接触面最小，可以降低凝固性的球形颗粒肥料流变性好，机械不易破损、不易产生粉尘、易储存、使用、熔化率慢，与缓效肥料的作用相似，可提高农作物对肥料的有效作用。 拉力赛造粒干燥流程和设备拉力赛造粒干燥机是造粒和干燥综合的拉力赛造粒干燥流程： P258图2-4-29中国广泛普及的以拉力赛浓缩法生产磷酸铵的造粒干燥夫里肌肉拉力赛造粒干燥机：图2-4-30、4原理：将喷涂的液滴作为粘合剂，颗粒的一部分粘连的粒子由于干燥、蒸发制冷等原因液相消失，形成结晶桥

9、，使粒子间牢固结合。 当粒子之间在云同步上发生碰撞，或者粒子在加热带和低温带之间循环时，由于温度变化引起的热应力，粒子被破碎，形成更多的新粒子。 该方法优点：相互接触面积大，传质、传质热强度高，固定投资省，产品品质好，可进行造粒和干燥云同步。 该方法缺点：能源消费高，能准确控制液相量，稳定正常操作条件的范围窄，5 .喷雾干燥制粉状磷酸铵粉状磷酸铵是复肥各种造粒技术的主要磷源。 喷雾干燥是用喷雾器喷雾材料液，使雾分散在热气流中，使水分迅速蒸发的过程。 喷雾方式：离心式喷雾器：使圆盘高速旋转，放射状的叶片拉力赛送入圆盘中央，在离心力的作用下加速，到达圆盘周边时，喷雾会洒出。 操作弹性大，产品粒度均

10、匀，但喷雾器机械加工要求高，直径大的压力式喷雾器：用高压泵把拉力赛压入喷雾器，沿切线通道进入涡流室，然后喷雾。 动力消耗低，但高压泵的投资和维护费用高。 气流式喷雾器：从喷嘴喷出用压缩空气或过热蒸气吸引的拉力赛，向云同步喷雾的动力消耗很大，但喷雾器在结构简单、黏性系数范围大的情况下适合使用。槽式预中和转筒阿摩尼亚化造粒(1)在转筒颗粒机中，将磷酸铵粉末的原料或返回材料和作为粘合剂的各种溶液或拉力赛混合时，利用拉力赛的润湿作用和粒子间的间隙形成的毛细管力，迅速将拉力赛充满间隙使粒子粘结。 滚筒阿摩尼亚化器不断旋转形成湿润的粒子，造粒后的材料输送到干燥机中与热气体一起流动干燥，干燥后的材料进入筛分

11、机。 (2)流程图2-4-34，用硝酸磷肥、硝酸分解磷矿得到的氮磷复混肥称为硝酸磷肥。 硝酸磷肥的主要成分是水溶性硝酸铵(NH4N03 )和少量硝酸钙Ca(NO3)2硝酸盐、水溶性磷酸铵和枸溶性磷酸二钙元素(CaHP04 )磷酸盐。 代表性的产品有20200、28140或者151515等。 一、反应原理，一、硝酸分解磷矿的主要化学反应硝酸与磷矿中的氟磷酸钙元素反应得到含有磷酸和硝酸钙的萃取溶液：磷矿中的杂质与硝酸反应生成相应的硝酸盐：Fe2O3 6HNO32Fe(NO3)3 3H2O，al2o36HN03=2a1， 注：磷矿可能含有少量有机物，还原硝酸引起氮的损失，使云同步产生气泡，给操作带来

12、困难，因此有些磷矿必须经过烧制处理才能去除有机物。 2、酸分解过程的流程和主要工艺条件，(1)p283图2-4-50硝酸分解磷矿酸分解程序流程图(2)酸裂解反应过程中的主要工艺条件a .磷矿粒度和分解时间磷矿细则与硝酸接触的表面积越大，分解速度越快。 但由于硝酸分解能力强，生成的硝酸钙溶解度大，不产生固体膜包矿物粒子，所以矿粉的细度可略粗，一般要求l00通过40目筛，相对于容易分解的磷矿的粒度保持12 mm之间。 粒度对分解时间影响最大，一般磷块岩的分解时间约需要1h。 磷灰石比磷块岩难以分解，时间长，约需1.5小时。 b .反应温度的反应温度由硝酸和磷矿反应时放出的热量维持。 硝酸温度约为3

13、0，可以保证裂解反应温度在5055之间进行，随着温度上升，溶液的黏性系数减少，有利于络离子扩散，速度加快。 温度达到40时分解速度变慢，反应温度达到60时，设备的腐蚀进行。 c .硝酸浓度和使用量硝酸浓度在3055的范围内，对磷矿的分解率没有显着的影响，但为了加速反应和减少以后浓缩时的蒸发水量，一般使用50以上的硝酸。 在冷冻法工艺中，硝酸浓度对Ca(N03)24H20的结晶析出率的影响大，因此一般采用5657、至少52以上的HNO3的浓度。 硝酸分解磷矿的理论使用量通常以磷矿中含有的Cao和Mgo的总量(铁元素、铝的氧化物)为修正标准，但由于磷矿中含有倍半氧化物和有机物而消耗硝酸，因此实际的

14、硝酸使用量约为理论量的102105，冷冻法中为理论使用量的11O。 3 .中和浓缩流程及工艺条件图2-4-51母液的阿摩尼亚化中和及浓缩流程模式图4 .造粒干燥流程及主要工艺条件直接造粒法是将拉力赛直接浓缩到98.5%以上的熔融体中，不干燥而直接造粒。 在40m以上高度的造粒塔中进行。 170左右的熔融体从塔顶高位槽流入机械头，喷射的液滴从塔的上部落下，向塔底吹入空气，使熔融体液滴凝固成粒子。 蒸发制冷至4045，筛分颗粒，合格者按产品处理。返材造粒法图2-4-52的返材造粒及干燥流程的示意图如下： (1)水分10%、拉力赛返材细粒为双向颗粒机造粒；(2)将水分2%3%的湿粒子送入旋转燥炉中干

15、燥15-20min，得到粒状材料， 将含水量不足1%的下层筛网孔径2mm 4mm的粒子以辊磨粉机2mm的粒子作为返回材料，在双轴颗粒机种2-4mm间散布的粒子为合格产品注：由于造粒所需要的返回材料量大，仅将细粒作为返回材料是不一盏茶的，根据需要的返回材料倍数，一部分合格产品也作为返回材料细粒，5 .间接冷冻间接冷冻法：蒸发制冷介质通过隔壁传热降低分解液温度。 与直接冷冻法相比，工艺长、投资高，但对磷矿的适应性强，技术成熟，已被世界普遍采用。 基本过程(1)硝酸分解磷矿(2)酸不溶物分离(3)酸分解液冷冻结晶(4)Ca(NO3)2.4H2O结晶分离和清洗(5)母液中和拉力赛浓缩(6)造粒干燥(7

16、)制造方法：中和法、复分解法、离子交换法和直接法、(1)中和法磷酸和KOH或者K2CO3反应，成为单纯的中和法流：图2-4-54磷酸和氢氧化钾元素用闪速反应器中和后，利用反应热进行三元蒸发浓缩，可以得到纯度98%的产品。 (2)复分解法在水中加入用氯化钾元素和磷酸二氢阿摩尼亚(或纳金属钍)复分解的磷酸、阿摩尼亚、氯化钾元素，制造磷酸二氢钾元素。 (3)利用离子交换法阳络离子或阴络离子交换树脂的吸附和再生过程合成KH2PO4。 例如，阴络离子交换树脂法是将含有H3PO4或磷酸盐的溶液通过oh型弱碱性阴络离子交换树脂，将树脂转换为h2po4型，再用KCl溶液洗提，将树脂转换为cl型，使洗脱剂蒸发，从而得到K