[发明专利]湿法磷酸生产磷酸二氢铵的方法

说明书

技术领域

本发明属于工业冷却结晶技术领域，具体涉及一种湿法磷酸生产磷酸二氢铵的方法。

背景技术

磷酸二氢铵简称MAP，分子式NH₄H₂PO₄，无色透明正方晶系晶体，易溶于水，微溶于醇，不溶于丙酮，在空气中较稳定，加热至100℃时有小部分分解。磷酸二氢铵在工业、食品、医药等行业应用较为广泛，不但是干粉灭火剂的主要原料而且是速溶性高效复合滴灌肥料，磷矿属于不可再生资源，随着国际市场对磷酸二氢铵产品需求量日益增大，和世界高品位磷矿资源的迅速枯竭，导致该产品的价格居高不下。

近年来，虽然国内一些学校、企业、研究机构等对磷酸二氢铵做了一些研究，但对于磷酸二氢铵冷却结晶过程研究较少，对产品晶型的研究少之又少。据报道，2001年四川联合大学发明了用湿法磷酸制备工业级磷酸、食品级磷酸和磷酸二氢铵的方法，使湿法磷酸得到合理的分级利用，磷的附加值也有所提高；同年四川龙蟒集团有限公司首次用萃取湿法磷酸生产磷酸二氢铵，产品达到了磷酸二氢铵的质量标准；党亚固、费德君等于2010年《无机盐工业》中“湿法磷酸生产精细磷酸一铵结晶改善剂研究”讨论氨中和法净化湿法磷酸的效果，筛选出了适宜的结晶改善剂；湖北鄂中化工有限公司的50kt/a磷酸二氢铵装置于2011年5月建成投产等。除了2012年湖北祥云（集团）化工股份有限公司与武汉工程大学共同合作研究大颗粒磷酸二氢铵的结晶方法以外，上述这些研究主要注重磷酸二氢铵的化学性质的研究，而对其物理性质的研究甚少。

综上所述，磷酸二氢铵的质量既受产品成分的影响，又受产品外在质量的影响。由于冷却结晶过程中，反应温度冷却多以自然降温为主，降温过快时反应结晶速度也加快，晶核形成的速度远远大于其成长的速度，使晶核没有足够的生长，新的晶核又产生，从而导致磷酸二氢铵产品晶粒大小不一，甚至晶体粘连，严重影响了产品的质量。因此，开发能耗低、晶体完整且粒度分布均匀的磷酸二氢铵的方法尤其重要。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种湿法磷酸生产磷酸二氢铵的方法，该方法制得的磷酸二氢铵产品晶型完美，粒度小且分布均匀，收率较高。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，湿法磷酸生产磷酸二氢铵的方法，其特征在于具体步骤为：以湿法磷酸中和液为初始原料，将其浓缩至密度为1.36-1.38g/cm³的浓缩液后倒入结晶器中开始冷却结晶反应，在200-350r/min的搅拌速率下于95℃加入平均粒度为120-280μm的晶种控制磷酸二氢铵结晶成核，其中晶种的加入量为浓缩液质量的0.1%-6%，降温至70℃恒温结晶反应10-360min使细小晶体均匀成长，降温至50℃恒温结晶反应10-180min使晶体充分成长，再降温至35-40℃恒温结晶10-180min使晶体完全成长，然后过滤，洗涤，干燥，得到晶形完整、粒度分布均匀且平均粒度为730-1000μm的磷酸二氢铵晶体。

进一步优选，所述晶种的具体制备过程为：以湿法磷酸中和液为初始原料，将其浓缩至密度为1.36-1.38g/cm³的浓缩液后倒入结晶器中开始结晶反应，待反应温度自然降至80-90℃时产生大量晶核，恒温结晶生长15-35min后过滤，洗涤，烘干得到平均粒度为120-280μm的晶种。

进一步限定，所述晶种的加入量为浓缩液质量的0.3%-2%。

进一步优选，降温过程的降温速率为0.4-0.7℃/min。

进一步优选，降温至70℃恒温结晶反应30-100min使细小晶体均匀成长。

进一步优选，降温至50℃恒温结晶反应20-60min使晶体充分成长。

进一步优选，降温至35-40℃恒温结晶反应20-60min使晶体完全成长。

进一步优选，洗涤过程所用的晶体洗涤溶液为丙酮。

本发明提供的磷酸二氢铵结晶新工艺使晶体在各个反应阶段有足够的时间，使产品得到充分的成长，避免了由于反应降温过快，大量细小晶体得不到充分的成长，导致反应液夹带许多细小晶体，解决了磷酸二氢铵粒度分布不均匀及晶体容易粘连的技术难题，有效提高了结晶产品的收率和晶型质量。本发明具有反应时间短、晶体颗粒小且粒度分布均匀、收率高和经济效益明显等优点。

附图说明

图1是现有工业结晶的磷酸二氢铵晶体的SEM图；

图2是本发明实施例1制得的磷酸二氢铵晶体的SEM图；