[发明专利]生产磷酸脲的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生产磷酸脲的方法，属于化工技术领域。

背景技术

磷酸脲是一种优良的饲料添加剂，可作动物饲料添加剂、青贮饲料保藏剂，为牲畜提供磷和非蛋白氮两种营养元素，对提高牲畜的产奶量有很大效果；磷酸脲也是一种高浓度氮磷复合肥料，适于碱性土壤，对水稻，小麦、油菜等作物均有增产效果；磷酸脲还可作阻燃剂、金属表面处理剂、聚磷酸铵和净化湿法磷酸的中间体、发酵营养剂、清洗剂等。

磷酸脲的合成工艺路线，按其原料来源可分为湿法磷酸法、热法磷酸法和聚合磷酸法；按其工艺可分为间歇法和连续法。热法磷酸为原料合成磷酸脲，其磷酸浓度高、杂质少，合成工艺相对简单，但是热法磷酸法的生产成本较高，耗能多；聚合磷酸法则受到原料来源限制；湿法磷酸为原料合成磷酸脲，其酸浓度低，杂质含量高，需对酸进行净化和浓缩，工艺过程较热法磷酸法复杂，产品质量也较差，但是湿法磷酸具有生产装置投资低，能耗少、生产成本低，装置易大型化、连续化、自动化的优点。在当前世界各国节约能源、减少碳排放量的要求下，湿法磷酸替代热法磷酸成为必然趋势。因此，如何优化湿法生产磷酸脲的工艺也成为本领域研究的重点。

对于湿法生产磷酸脲的工艺的优化也有相关报道，如：申请号为200810068832.1的中国专利申请公开了一种以湿法磷酸为原料生产磷酸脲的方法，其使用湿法H₃PO₄为原料，通过一次结晶和分离，实现磷酸脲产品的制取。又如：申请号为200810162968.9的中国专利申请公开了一种使用浓度为30％的磷酸通过一次结晶制取磷酸脲的方法。但是，上述两种方法均存在产品中的磷、氮总回收率低，工业化生产不能连续进行生产投料制取产品的缺点，其生产成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生产成本更低的生产磷酸脲的方法。

本发明生产磷酸脲的方法包括如下步骤：

a、混合酸溶液制备：磷酸溶液中加入硫酸得到混合酸溶液，混合酸溶液中的氢离子浓度为11～17mol/L，混合酸溶液中的磷酸浓度以P₂O₅计为45～57wt％；

b、料浆制备：混合酸溶液加热至75～95℃，然后加入反应量的尿素，搅拌，使其反应，制得料浆；

c、一次冷却结晶：料浆冷却至45～65℃，得到含有结晶的溶液，过滤得到结晶和滤液，所得结晶进行干燥，得到磷酸脲；

d、二次冷却结晶：c步骤所得滤液冷却至20～25℃，分离上层清液，得到下层稠液，下层稠液与b步骤中所得的料浆混合，然后按c步骤操作。

其中，上述a步骤所述的混合酸液优选由下述方法制得：以P₂O₅计为50～58wt％的磷酸溶液中加入适量浓度为93～98wt％的硫酸，混匀，即得混合酸液。

其中，上述b步骤中搅拌的速度优选为3.0～3.5m/s。

其中，上述b步骤加入的尿素与混合酸液中的H₃PO₄的摩尔比优选为1.0～1.05∶1。

其中，上述c步骤中优选采用温度≤35℃的工业循环水或常温的自来水进行冷却。

其中，上述c步骤优选采用离心、过滤法分离得到结晶和滤液。

其中，上述d步骤中优选采用温度为8～10℃的冷冻水进行冷却。

其中，上述c、d步骤优选采用夹套式的冷却设备进行冷却。

其中，上述d步骤中所得上层清液优选用于生产肥料，如：用于生产磷酸铵。

本发明具有如下有益效果：

(1)、本发明通过在浓缩湿法磷酸中加入了适量的硫酸，提高了酸液的氢离子浓度，促进了磷酸脲晶体的结晶析出比例，可以将磷的收率提高到85％以上，从而降低了磷酸脲的生产成本。

(2)、本发明方法可以实现原料连续投料、反应、结晶、离心、烘干，提高了生产效率。

(3)、本发明方法采用了二次结晶，在低温条件下获得了最大的磷酸脲析出率。一次结晶采用工业循环水冷却，从而减少了能耗，降低了冷却成本。相比真空结晶分离等方式，其生产成本明显更低。

(4)本发明采用了稠厚分离二次结晶，将低温和含有细小的二次结晶的料浆通过返回一次结晶槽，避开了低温条件下二次结晶因粘度增大不利于分离的不利因素，二次结晶的料浆可以为新鲜料浆降温并起到引入晶核的作用，加快了结晶速度。

(5)本发明方法不需要加入活化剂、悬浮剂等，工艺更简单，成本更低。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。