[發明專利]真空低溫濃縮結晶除鈣的硝酸磷肥生產方法與裝置

無效

• 申請號: 201210011675.7
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN102584386A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 羅容珍;顏杰;劉興勇;楊虎
• 申請（專利權）人: 甕福(集團)有限責任公司;四川理工學院
• 主分類號: C05G1/00
• 分類號: C05G1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于硝酸磷肥生產領域，特別涉及一種低溫結晶除鈣的方法與裝置。

背景技術

硝酸磷肥生產工藝發明至今已有近百年歷史，縱觀眾多的硝酸磷肥生產工藝，其差異主要體現在磷礦酸解液的結晶除鈣方法不同，或結晶過程的節能降耗方面。

本發明涉及一種用硝酸分解磷礦石、低溫濃縮結晶除鈣的硝酸磷肥生產方法。硝酸分解磷礦石的主要反應為：

Ca₅F(H₃PO₄)₃+10HNO₃+aq＝5Ca(NO₃)₂+3H₃PO₄+HF+aq

由此可見，酸解液中Ca²⁺多于，若直接用氨中和得到的氮磷復合肥產品中磷全部為枸溶性的CaHPO₄。除去酸解液中的部分Ca²⁺后再用氨中和便可得到含有一定比例水溶性磷養分的氮磷復合肥產品。本方法適用于各種采用硝酸分解磷礦石制取高濃度復合肥的場合，尤其適用于擁有磷礦和煤資源的加工廠。

現有采用硝酸分解磷礦石除去酸解液中部分Ca²⁺制取不同配比的含有一定比例水溶性磷養分的二元或三元高濃度氮磷復合肥的方法，根據硝酸鈣脫除率而定的硝酸濃度≥50％(wt)，酸解液最終冷凍溫度在-5～5℃之間。按其酸解液脫除硝酸鈣的方法主要分為間壁式間接冷凍結晶法和有冷媒的直接冷凍結晶法兩類。(中國專利CN1067644A，美國專利US4569677等)間壁式間接冷凍結晶法使過濾分離了酸不溶物的酸解液預冷到尚無結晶析出的溫度后進入一組程序降溫、升溫或程序加料、出料的間壁冷凍結晶槽，周期性地清除在換熱壁面上生成的結晶以使冷凍過程得以連續進行直至達到最終冷凍溫度；冷凍液經過濾分離硝酸鈣結晶后送入中和工序加工。(歐洲專利EP0122646A1，WO031139等)有冷媒的直接冷凍結晶法使過濾分離了酸不溶物的酸解液預冷到尚無結晶析出的溫度后，進入一個混合器與自下而上的冷媒(如常用的煤油)換熱達到最終冷凍溫度，然后從混合器上部引走被加熱了的冷媒再去再生、冷卻循環使用，從混合器下部取走硝酸鈣結晶，從混合器中部得到符合除鈣要求的酸解液送入中和工序繼續加工。

由上述現有的酸解液脫除硝酸鈣的方法中，間壁式換熱冷凍結晶法之不足在于傳熱過程熱阻大，酸解液的間壁冷凍過程中會有結晶附著在傳熱壁面上并不斷增加且單臺設備周期性間歇操作因而過程效率與設備利用率都不高，以至必須采用多個冷凍結晶器組合、程序控溫才能實現連續生產。有冷媒的直接冷凍結晶法雖然是直接接觸換熱、過程熱阻小，該法不足之處在于惰性冷媒介質的消耗及冷媒循環的能量消耗，并且需要增加冷媒的分離回收及循環處理裝置。而且都要求冷凍前分離酸解液中的酸不溶物，以免影響換熱壁面或混合于冷媒之中。

發明內容

本發明的目的在于創造一種制取含有一定比例(0～80％)水溶性磷養分的氮磷復合肥生產方法，與傳統采用間壁換熱的冷凍結晶工藝相比，該方法利用溶液絕熱蒸發制冷，取消了能量傳遞壁面和冷媒介質，從根本上避免了晶垢的形成。與采用冷媒的直接冷凍結晶工藝相比，該方法利用蒸汽動能噴射，形成溶液蒸發所需的空間，且噴射后的蒸汽用于溶液的加熱，蒸汽動能和熱能分別得到充分利用，使過程效率更高，同時取消了冷媒及所需的冷媒分離回收裝置等。

一種真空低溫濃縮結晶除鈣的硝酸磷肥生產方法，利用換熱器將循環母液和新加入酸解液的混合液加熱到40℃后，進入多級真空蒸發濃縮冷卻過飽和器內，采用蒸汽噴射在多級真空蒸發濃縮冷卻過飽和器內形成真空條件，在低背壓下利用引入蒸汽動能實現噴射制冷以供磷礦硝酸酸解液蒸發，并利用蒸發吸熱將磷礦硝酸酸解液冷卻到-1℃～-6℃，使硝酸鈣結晶，其他酸不溶物在結晶流化床內實現分離。

所述的生產方法，多級真空蒸發濃縮冷卻過飽和器各級具有液體分布器，液體分布器將溶液分散到具有≥2000m²/m³的比表面積，滿足溶液蒸發的要求。