專利名稱：一種以磷石膏為原料生產(chǎn)硫酸銨的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體來說涉及一種硫酸銨的生產(chǎn)方法。
技術(shù)背景硫酸銨被廣泛用于農(nóng)業(yè)、冶金、醫(yī)藥、皮革、木材防腐、紡織、電鍍 等行業(yè)，還可在生物制藥上作發(fā)酵培養(yǎng)基。在農(nóng)業(yè)作為酸性肥料使用，用 于一般農(nóng)作物，可用作追肥、基肥、種肥。硫酸銨雖然含氮量較低(含氮21°/。)，但由于其氮利用率高，并含有作物生長所需的中量營養(yǎng)元素硫，在 農(nóng)業(yè)上使用有很大的優(yōu)點，目前，從世界范圍來看，植物生長出了必須的 氮、磷、鉀外，硫也是十分重要的，我國土壤中，硫的缺乏已造成許多作 物的營養(yǎng)退化，很多土壤需要追加硫肥。此外，利用硫酸銨作為原料可以 生產(chǎn)國外市場大量需求的石克磷銨，還可生產(chǎn)一系列的N-P205-K20復(fù)合肥料， 在復(fù)合肥料的生產(chǎn)中，添加少量的硫酸銨，可改變物料的成粒性能，便于 操作和生產(chǎn)。長期以來，我國基本上采用氨與硫酸(包括冶煉煙氣回收的硫酸)反 應(yīng)生產(chǎn)硫酸銨。由于我國硫資源的稀缺，硫磺進口價格的大幅上漲導(dǎo)致硫 酸生產(chǎn)成本的急劇上升，這種狀況在一定時期內(nèi)依然難以改觀。用硫酸來 生產(chǎn)硫酸銨，成本居高不下，對現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)會產(chǎn)生比較大的沖擊。磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)時排出的固體廢棄物，每生產(chǎn)1叱磷酸約需消 耗2喊》危酸，同時產(chǎn)生4-5叱磷石膏，從此角度來看，濕法磷酸的生產(chǎn)實際 上是一個以硫資源置換出磷資源的過程。隨著我國高濃度磷復(fù)肥、復(fù)合肥 料的迅速發(fā)展，濕法磷酸的生產(chǎn)必然帶來硫酸需求量增加和磷石膏廢渣的 處理兩大問題。我國磷化工行業(yè)每年排放磷石膏，約為5000萬噸，并且正 以每年15%的速率增長，目前總的利用率只有10%左右，我國磷石膏累積 堆放量已達1億噸左右。如何將磷石膏資源化利用，以實現(xiàn)變廢為寶、保 護環(huán)境是一個期待解決的問題。碳酸銨溶液是由合成氨廠變換系統(tǒng)的C02與氨氣和水在一定的條件下 進行碳化反應(yīng)而制得，碳化反應(yīng)時氨氣稍微過量。從理論上來說，磷石膏與碳酸銨發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)可生成硫酸銨和碳酸 鉀，化學(xué)反應(yīng)式為CaS04. H20 + (麗4) 2C03= (NH4) 2S04 + CaC03丄+ H20但由于磷石膏含有大量的雜質(zhì)，磷石膏的轉(zhuǎn)化率4支低，氮的損失較大。 為了提高轉(zhuǎn)化率，減少氮的損失，磷石膏需要凈化，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，制約了磷石膏的轉(zhuǎn)化制硫酸銨的工業(yè)化應(yīng)用。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述缺點而提供一種能解決制約磷化工發(fā)展的 磷石膏廢渣堆存和污染問題，實現(xiàn)磷石膏資源化利用，生產(chǎn)成本低且能工 業(yè)化生產(chǎn)的以磷石膏為原料生產(chǎn)硫酸銨的方法。本發(fā)明以磷石膏為原料生產(chǎn)硫酸銨的方法，包括如下步驟 (1)取含游離水20%的粗磷石膏1750份，加入其量2-5%的活化劑， 熟化2-8天；(2 )然后加入反應(yīng)槽與碳酸銨溶液進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，反應(yīng)過程中碳酸銨 溶液的濃度為40-42%，碳化度C02/2NH3=1. 34-1. 37,質(zhì)量為1840-2000g, 控制反應(yīng)溫度為55-70°C,攪拌速度為200-240轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)時間為1.5-2.5 小時；(3)過濾后，得到硫酸銨溶液(碳酸鈣用于生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鉤)，硫酸 銨溶液用硫酸中和到pH=6. 9-7.02,然后經(jīng)過多效蒸發(fā)結(jié)晶、干燥后得到硫 酸銨優(yōu)等級產(chǎn)品。上速的以磷石膏為原料生產(chǎn)硫酸銨的方法，其中反應(yīng)過程由四個反 應(yīng)槽組成，磷石膏由前三個槽加入，第四個為緩沖槽；反應(yīng)前三個槽中的 NH3含量控制為10-25g NH3/L,第四個反應(yīng)中的NH3含量控制為3-10g NH3/L。上述的以磷石膏為原料生產(chǎn)硫酸銨的方法，其中活化劑為生石灰或 消石灰。上述的以磷石膏為原料生產(chǎn)硫酸銨的方法，其中過濾后，得到的碳 酸鉤用于生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸4丐。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和效果。由以上技術(shù)方案可知， 反應(yīng)過程由四個反應(yīng)槽組成，磷石膏由前三個槽加入，第四個為緩沖槽， 磷石膏在轉(zhuǎn)化反應(yīng)中不需要凈化，只需加入活化劑進行熟化，磷石膏轉(zhuǎn)化 率可以達到98%以上。在反應(yīng)中加入活化劑，過濾得到的硫酸銨溶液濃度 為37%-41°/。，加硫酸中和后硫酸銨溶液濃度為42%-44%，可以大大減少疏 酸銨結(jié)晶過程的能量消耗，生產(chǎn)的硫酸銨產(chǎn)品可以到達國家優(yōu)等品。既減 少了磷石膏凈化的復(fù)雜過程，又使磷石膏的轉(zhuǎn)化率高，氮損失少，能量消 耗低。分離的碳酸鈣經(jīng)過表面改性后，可以達到輕質(zhì)碳酸鈣的標(biāo)準(zhǔn)，直接 作為產(chǎn)品銷售，整個工藝過程基本上沒有廢渣排放。由于利用的是制約磷 化工企業(yè)發(fā)展的磷石膏廢渣，節(jié)約了硫資源，減少了環(huán)境的污染，實現(xiàn)資 源的循環(huán)利用，變廢為寶，因而原料成本低。
具體實施方式
實施例1取含游離水20%的粗磷石膏1750 g,加入活化劑生石灰35 g,熟化8天， 然后加入反應(yīng)槽與碳酸銨溶液進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)。復(fù)分解反應(yīng)過程中碳酸銨溶 液的濃度為40%,碳化度0)2/2,3=1.34,質(zhì)量為2000 g。反應(yīng)過程由四個 反應(yīng)槽組成，磷石膏由前三個槽加入，第四個為緩沖槽。反應(yīng)前三個槽中 的NH3含量控制為10gNH3/L，第四個反應(yīng)中的麗3含量控制為3gNH3/L。 控制反應(yīng)溫度為55。C,攪拌速度為240轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)時間為1.5小時。過濾 后，得到硫酸銨溶液(磷石膏的轉(zhuǎn)化率為98%,得到的碳酸釣可用于生產(chǎn)輕 質(zhì)碳酸鈣)，硫酸銨溶液用硫酸中和到pH二6. 9 (經(jīng)檢測此時硫酸銨溶液的 濃度為41.4%),然后經(jīng)過多效蒸發(fā)結(jié)晶、干燥后得到石克酸銨優(yōu)等級產(chǎn)品。實施例2取含游離水20%的粗磷石膏1750 g,加入活化劑消石灰52. 5g,熟化 時間為4天。然后加入反應(yīng)槽與碳酸銨溶液進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)。復(fù)分解反應(yīng)過 程中碳酸銨溶液的濃度為41%，碳化度C(V2NH3二1.36，質(zhì)量為1920 g。反 應(yīng)過程由四個反應(yīng)槽組成，磷石膏由前三個槽加入，第四個為緩沖槽。反 應(yīng)前三個槽中的NH3含量控制為15g NH3/L,第四個反應(yīng)中的NH3含量控 制為5gNIVL。控制反應(yīng)溫度為65。C,攪拌速度為220轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)時間為 2.0小時。過濾后，得到硫酸銨溶液(磷石膏的轉(zhuǎn)化率為99%,得到的碳酸 鈣可用于生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣)，硫酸銨溶液用疏酸中和到pH=7.0 (經(jīng)檢測此 時硫酸銨溶液的濃度為42.3%),然后經(jīng)過多效蒸發(fā)結(jié)晶、千燥后得到硫酸 銨優(yōu)等級產(chǎn)品。實施例3取含游離水20%的粗磷石膏1750 g,加入活化劑生石灰70g，熟化時 間為3天。然后加入反應(yīng)槽與碳酸銨溶液進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)。復(fù)分解反應(yīng)過程 中碳酸銨溶液的濃度為41.5%，碳化度0)2/2麗3=1.37,質(zhì)量為1880g。反應(yīng) 過程由四個反應(yīng)槽組成，磷石膏由前三個槽加入，第四個為緩沖槽。反應(yīng) 前三個槽中的NH3含量控制為20g NH3/L,第四個反應(yīng)中的NH3含量控制 為7gNH3/L?？刂品磻?yīng)溫度為65°C,攪拌速度為230轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)時間為2. 0 小時。過濾后，得到硫酸銨溶液(磷石膏的轉(zhuǎn)化率為99.2%，得到的碳酸鉤 可用于生產(chǎn)輕質(zhì)^友酸鈣)，辟u酸銨溶液用石克酸中和到pH=7.01 (經(jīng)4企測，此 時硫酸銨溶液的濃度為42.6%),然后經(jīng)過多效蒸發(fā)結(jié)晶、干燥后得到硫酸 銨優(yōu)等級產(chǎn) 品o實施例4取含游離水20%的粗磷石膏1750 g,，加入活化劑消石灰87. 5,熟化 時間為2天。然后加入反應(yīng)槽與碳酸銨溶液進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)。復(fù)分解反應(yīng)過 程中碳酸銨溶液的濃度為42%，碳化度0)2/2朋3二1.37，質(zhì)量為1840g。反應(yīng)過程由四個反應(yīng)槽組成，磷石膏由前三個槽加入，第四個為緩沖槽。反應(yīng)前三個槽中的,3含量控制為25g NH3/L,第四個反應(yīng)中的,3含量控制 為10g NH3/L。控制反應(yīng)溫度為70°C,攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)時間為 2. 5小時。過濾后，得到硫酸銨溶液(磷石膏的轉(zhuǎn)化率為99.2%,得到的碳 酸釣可用于生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣)，分離出的硫酸銨溶液用硫酸中和到pH=7. 02, (經(jīng)檢測此時硫酸銨溶液的濃度為43.2%),然后經(jīng)過多效蒸發(fā)結(jié)晶、干 燥后得到硫S吏銨優(yōu)等級產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1. 以磷石膏為原料生產(chǎn)硫酸銨的方法，包括如下步驟(1)取含游離水20％的粗磷石膏1750份，加入其量2-5％的活化劑，熟化2-8天；(2)然后加入反應(yīng)槽與碳酸銨溶液進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，反應(yīng)過程中碳酸銨溶液的濃度為40-42％，碳化度CO2/2NH3＝1.34-1.37，質(zhì)量為1840-2000g，控制反應(yīng)溫度為55-70℃，攪拌速度為200-240轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)時間為1.5-2.5小時；(3)過濾后，得到硫酸銨溶液(碳酸鈣用于生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣)，硫酸銨溶液用硫酸中和到pH＝6.9-7.02，然后經(jīng)過多效蒸發(fā)結(jié)晶、干燥后得到硫酸銨優(yōu)等級產(chǎn)品。
2、 如權(quán)利要求1所述的以磷石膏為原料生產(chǎn)硫酸銨的方法，其中反 應(yīng)過程由四個反應(yīng)槽組成，磷石膏由前三個槽加入，第四個為緩沖槽；反 應(yīng)前三個槽中的麗3含量控制為10-25gNH3/L，第四個反應(yīng)中的,3含量 控制為3-10gNH3/L。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的以磷石膏為原料生產(chǎn)硫酸銨的方法，其中 活化劑為生石灰或消石灰。
4、 如權(quán)利要求3所述的以磷石膏為原料生產(chǎn)硫酸銨的方法，其中過 濾后，得到的碳酸釣用于生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以磷石膏為原料生產(chǎn)硫酸銨的方法，包括如下步驟取含游離水20％的粗磷石膏1750份，加入其量2-5％的活化劑，熟化2-8天；然后加入反應(yīng)槽與碳酸銨溶液進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，反應(yīng)過程中碳酸銨溶液的濃度為40-42％，碳化度CO₂/2NH₃＝1.34-1.37，質(zhì)量為1840-2000g，控制反應(yīng)溫度為55-70℃，攪拌速度為200-240轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)時間為1.5-2.5小時；過濾后，得到硫酸銨溶液，用硫酸中和到pH＝6.9-7.02，然后經(jīng)過多效蒸發(fā)結(jié)晶、干燥后得到硫酸銨優(yōu)等級產(chǎn)品。本發(fā)明能解決制約磷化工發(fā)展的磷石膏廢渣堆存和污染問題，實現(xiàn)磷石膏資源化利用，生產(chǎn)成本低且能工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C01F11/18GK101269823SQ20081006873
公開日2008年9月24日 申請日期2008年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月7日
發(fā)明者群 張, 楊三可, 楊麗萍, 柳玉松, 王景峰, 宏 胡, 田 解, 陳立平 申請人:甕福(集團)有限責(zé)任公司