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1、年产万吨磷酸一铵工艺设计The following text is amended on 12 November 2020.学校代码：毕业设计（论文）BACHELOR DISSERTATION论文题目：年产10万吨磷酸一铵工艺设计（铵中学位类别：工学学士学科专业：化学工程与工艺作者姓名：导师姓名：完成时间：年产10 万吨磷酸一铵工艺设计（铵中和）摘要中国是一个人口大国，拥有十几亿人口，而且还有不断增加的趋势， 因此，食物的来源问题日益严峻，农业的发展成了必不可少的话题。但耕 地面积总量将保持动态平衡。因此，提高单位面积产量是增加粮食产量的 重要途径之一，而合理增施化肥又是提高单位面积产量的直接
2、有效的措 施。磷铵是复合肥料最重要的品种，养分含量高，可做为肥料直接使用。本设计主要针对 10 万吨/年粒状磷酸一铵工艺及主要设备进行，采用 一二效蒸发方式达到节能同时又保证了设备投资合理，采用喷浆造料干燥 一体化机节约了生产空间，内有自循环螺旋返料系统解决了造料返料大问 题，工艺过程合理，投资成本不高。关键词：磷酸一铵；工艺设计；节能；合理Technological design of an 100000t Monoammoniumenginerring project (Ammonium neutralization reaction)AbstractChina is a populous
3、 country, with billion-plus populations, but also the trend of increasing, therefore, the problem of the food source is more and more serious, the development of agriculture became the essential topic. But the total cultivated land will keep dynamic balance. Therefore, increase unit area yield is on
4、e of the important ways to increase food production, and reasonable to add fertilizer is directly effective measures to increase the unit area output. Ammonium phosphate compound fertilizer is the most important varieties, high nutrient content, can be used as fertilizer directly.This design is main
5、ly aimed at 100000 t/a granulated monoammonium phosphate process and main equipments, using two effect evaporation achieve energy saving at the same time to ensure the reasonable investment in equipment, adopting deflecting drying integration of shotcrete machine to save the production space, with t
6、he circular spiral returns system can solve the problem of the deflecting returns big, reasonable technological process, investment cost is not high.Keywords: monoammonium phosphate;Process design;energy conservation; reasonable目录第一章 前言磷酸一铵相关的物化性质磷酸一铵的物理性质磷酸一铵别名磷酸二氢铵呈白色粉状或颗粒状物（粒状产品具有较高的颗 粒抗压强度），密度（1
7、9C）。熔点为190C，易溶于水，微溶于醇、不溶于 丙酮，25C下100g水中的溶解度为，生成热mol，1%水溶液pH值为，呈中 性，常温下稳定，无氧化还原性，遇高温、酸碱、氧化还原性物质不会燃烧、 爆炸，在水中、酸中具有较好的溶解性，粉状产品有一定的吸湿性，同时具有 良好的热稳定性，并且在高温下会脱水成黏稠的焦磷酸铵、聚磷酸铵、偏磷酸 铵等链状化合物。磷酸一铵含有磷和氮两种营养元素，通常营养元素含量 12- 52-0（N-P-K）或10-50-0,磷酸一铵盐能与过磷酸钙、硫酸铵、硝酸铵、氯化铵 和尿素等盐类混合制成肥料，此类肥料具有良好的物理性质，其湿性低，在储 存时不结块。磷酸一铵是一种稳
8、定的铵盐，将它加热到100110C，不会引起 氨损失，C下，它的氨蒸汽压仅为帕；C下为帕；在C下长期加热，也只有轻 微的分解，氨的蒸汽压仅为帕。磷酸一铵易溶与水。20C下，每100克水中可 溶解克的磷酸一铵。磷酸一铵在农业中的应用磷酸一铵（MAP）是一种水溶性速效复合肥，有效磷（APO ）与总氮（TN）25 含量的比例约:1，是高浓度磷复肥的主要品种之一。该产品一般作追肥，也是 生产三元复混肥、BB肥最主要的基础原料；该产品广泛适用于水稻、小麦、玉 米、高粱、棉花、瓜果、蔬菜等各种粮食作物和经济作物；广泛适用于红壤、 黄壤、棕壤、黄潮土、黑土、褐土、紫色土、白浆土等各种土质；尤其适合于 我国西
9、北、华北、东北等干旱少雨地区施用。工业级磷酸一铵工业用磷酸一铵（MAP）是一种很好的阻燃、灭火剂，广泛用于木材、纸 张、织物的阻燃，纤维加工和染料工业的分散剂、搪瓷用釉剂、防火涂料的配 合剂、干粉灭火剂，此外还可以用作饲料添加剂，医药和印刷工业等也有使 用，同时也用作高档肥料，在食品工业中还用作膨松剂、面团调节剂、酵母养 料、酿造发酵助剂和营养强化剂等。我国日益重要的农业中国是一个人口大国，拥有十几亿人口，而且还有不断增加的趋势，因 此，食物的来源问题日益严峻，农业的发展成了必不可少的话题。但我国的可 耕地面积少，但人口却不断递增。由于我国严格执行基本农田保护制度，耕地 面积总量将保持动态平衡
10、。因此，提高单位面积产量是增加粮食产量的重要途 径之一，而合理增施化肥又是提高单位面积产量的直接有效的措施。氮肥、磷 肥与钾肥三大类化肥，是农作物需要量最多的三大营养元素肥料，也称为肥料 的三要素或称大量元素肥料。随着人口的增长，人民生活水平的提高，对农产 品的需求都将增加。经济农作物的施肥量将逐年增加，同时林、牧、渔业也开 始施用化肥，因此，化肥用量的增长势在必行。据有关部门统计，我国目前每 亩季施肥量低于 10公斤的耕地约占一半，到 2000年和2010年，化肥的供应量 应分别达到 4200 万吨和 5000 万吨以上，这样，按亿公顷（20 亿亩）的耕地和 16%的复种指数计，每季作物的施
11、肥水平可分别达到公斤和公斤，在世界上仍属 中低水平。国家原计划 1998 年化肥生产量 2800 万吨，比上年略有增加。这与 国家计委提出的 2000年化肥需求量 4000万吨相比尚差1200万吨。与各部门共 同提出的到2010年化肥需求量 5000万吨相比差2200万吨。同时，随着科学的 发展，经济作物的施肥量将逐年增加，加上林、牧、渔业也开始施用化肥，因 此今后15 年内化肥的增长将持续呈上升趋势。从化肥的产品结构上看，生产高 浓度的磷复肥在中国愈来愈显得重要。第二章磷酸一铵工艺的路线选择磷酸一铵的生产方法生产磷酸一铵的原料是磷酸和氨，用氨中和磷酸可以生产出磷铵。按不同 的磷酸生产方法，可
12、分为热法磷酸和湿法磷酸，由于经济效益，用于加工肥料 磷酸铵的磷酸，大多用湿法磷酸。厶.、亠 /r 亠-上 p./ r A 、/”.、亠 山,*1 rf / - / r A t r ” c铵中和反应磷酸有三个氢原子，它们可以依次和氨反应发生铵中和反应，依次生成磷酸一铵(MAP)NHHPO、磷酸二铵(DAP)(NH ) HPO、磷酸三铵4 2 4 42 4(NH ) PO 。反应方程如下：4 3 4HPO(l)+NH(g)=NHHPO(s) H = 126 kJ HPO(l)+2NH(g)=(NH)HPO(s) H =203 kJ3 4 3 4 2 4 298HPO(l)+3NH(g)=(NH)P
13、O(s) H = 256 kJ3 4 3 4 3 4 298磷酸铵的物理性质纯的磷酸铵盐都是白色晶体，其中以磷酸一铵最为稳定，结晶形态为正方 晶系，加热到130C以上才会分解放出氨，变成焦磷酸甚至偏磷酸；磷酸二铵 较稳定，结晶形态为单斜晶系，当温度达90C时开始分解放出氨，变成磷酸一 铵。磷酸一铵和磷酸二铵都是高浓度氮磷复合肥料。磷酸三铵则很不稳定，结 晶形态为斜方晶系，在常温下就能放出氨，变成磷酸二铵，不宜作商品肥料使 用。湿法磷酸法通常所称的“湿法磷酸”实际上是硫酸法湿法磷酸，即用硫酸分解磷矿生 产得到的磷酸。硫酸法的特点是矿石分解后产物磷酸为液相，副产物硫酸钙是 一种溶解度很小的固相。两
14、者的分离是简单的液固分离，具有其他工艺方法无 可比拟的优越性。因此，硫酸法生产磷酸工艺在湿法磷酸生产中处于主导地 位。但其产生的大量的石膏废渣无法得到有效的利用，三废问题严重。湿法生产是无机酸分解磷粉矿，分离出粗磷酸，再净化后制的磷酸产品。湿法磷酸比热法磷酸成本低20%30%,经适当方法净化后，产品纯度可与热法 磷酸相近。湿法磷酸工艺处于磷酸生产的主导地位。以湿法磷酸为原料制造磷酸铵时，湿法磷酸中所含的杂质将参加化学反 应：H SO (l)+ 2NH (g)=(NH ) SO (s)2 434 2 4H SiF (l)+ 2NH (g)=(NH ) SiF (s)2 634 2 6HSiF +
15、 6NH +(2+x)HO = 6NH F+ SiO x HO2632422CaSO 2HO + HPO + 2NH = CaHPO 2H O +(NH) SO42343424 24Fe(SO)(s)+2HPO(l)+ 6NH (g)=2FePO (s)+3(NH ) SO (s)24 334344 24Al(SO)(s)+2HPO(l)+ 6NH (g)=2AlPO (s)+3 (NH ) SO (s)24 334344 24MgSO (s)+HPO+ 2NH +3H O=MgHPO 3H O +(NH) SO (pH4)43432424 24磷酸和液氨在中和槽中完成中和反应，控制好中和度，可生成磷酸一铵和 磷酸二铵料浆，并放出大量热能，在反应过程中利用中和热，可以蒸发 20% 25%的水分。中和度指磷酸的氢离子被氨中和的程度，磷酸第一个氢离子被中和 时中和度为，生成磷酸一铵；磷酸的第二个氢离子被中和时中和度为，生成磷 酸二铵。由此可见，中和度实为NH与HPO的摩尔比。3 34磷酸铵生产有固体磷铵和液体磷铵之别，而生产固体磷铵则要复杂一些， 在生产颗粒状磷铵成品时，以铵中和磷酸得到的料浆必须稳定和易于结晶、造 粒，以便于制得合格的颗粒成品，同时还要尽可能减少氨的损失。控制中和料 浆的流动性即料浆中含水量和含液量的多
