磷酸氢二铵的制备方法

发布日期:2018/11/6 11:10:57

概述【1】

磷酸氢二铵(DAP)又称磷酸二铵是一种低氮、高磷的二元复合肥，易溶于水，速效性好，是目前施用较为广泛的高浓度氮磷复合肥，具有养分含量高，物理性状好，施用方便等优点。

理化性质【2】【3】

磷酸氢二铵为磷酸的二取代铵盐所形成的酸式盐,又名磷酸二铵。磷酸氢二铵为无色透明单斜晶体或白色粉末,易溶于水,不溶于醇,若继续和氨反应则会生成磷酸三铵。磷酸氢二铵的固体的相对密度1.619,熔点为155℃,若将其露置空气中便会逐渐失去氨而生成磷酸二氢铵。1%磷酸氢二铵的溶液的pH值为8.0,0.1M溶液的pH值为7.8,其水溶液呈碱性反应。

磷酸氢二铵较磷酸钱稳定。但是当温度达90℃时,亦开始分解而放出变成磷酸氢铵。在磷酸氢二铵中混有磷酸氢按时,在60℃下磷酸氢二铵的分解作用会因磷酸氢铵的存在而加快:

图1为磷酸氢二铵的分解式

磷酸氢二铵有两个水合结晶与溶液处于平衡,即二水物((NH4)2HPO4-2H2O)和无水物((NH4)2HPO4)。二水物结晶在16.5℃到-6.5℃范围内是稳定的,其与冰共存的低共熔点为-6.5℃,溶液浓度为29.6%(NH4)2HPO4。无水物结晶与冰的低共熔点可能发生在-9.5℃及35%(NH4)2HPO4时。(NH4)2HPO4结晶0-100℃内不会分解。

制备方法【2】【4】

磷酸氢二铵的生产工艺路线主要为中和法。常见的工艺路线有两种一是以氨气和热法磷酸为原料的合成路线；二是以氨气和湿法磷酸为原料的合成路线。

1.以热法磷酸制取磷酸氢二铵合成路线

因热法磷酸和液氨的纯度高,生产过程中省略了许多除杂加工过程,故其工艺过程较简单。该路线主要的工艺过程为将热法磷酸用蒸馏水稀释（水:磷酸=1.3:1）成稀磷酸,用输酸泵送入段管式反应器中与氨气进行中和反应,再把反应液用泵送入第二段管式反应器中与氨气进一步反应,使反应液pH值达8.0左右,再将料液送入精调罐中调节pH值至7.8-8.0,送入蒸发器蒸发浓缩至相对密度为1.3,送入冷却结晶器,经冷却结晶,离心分离出母液后,干燥,制得磷酸氢二铵成品。母液供循环使用。

2.以湿法磷酸制取磷酸氢二铵合成路线

湿法磷酸由于发生了氨化反应,使得反应液的酸度逐步降低,从而使得湿法磷酸中被溶解的金属杂质重新沉淀,而沉淀物的类型又受溶液的温度以及pH值的影响。该路线主要的工艺过程为：将含20-30%萃取磷酸,经气体净化系统后送入反应装置中,经过三段氨化使杂质形成易过滤的沉淀物。沉淀物经压滤机分离,得到含量小于15%P2O5、0.4%F、2.5-3.0%SO4^(2-)和近固体悬浮物的磷酸二铵滤液,为了进一步除去溶解的杂质和部分固体悬浮物,再将滤液送入另外的反应装置中通氨饱和,再放入冷却结晶器内冷却,结晶生成磷酸三铵。经锥形沉降槽使结晶物与母液分离,再用离心机脱水,结晶后放入沸腾炉热解为磷酸氢二铵,并继续干燥,得到磷酸氢二铵产品。含有磷酸氢二铵粉尘和氨气的混合气体,经旋风分离器除尘后,再在洗涤器内用湿法磷酸喷淋吸收。

3.用制碱母液生产磷酸氢二铵

将制碱母液在加灰槽中加入定量的石灰乳后用泵打入釜式蒸氨器中,通蒸汽加热后,氨气进入中和吸氨器,再将吸氨后生成的磷酸二铵料浆放入搅拌器中与返料混合后去造粒机造粒,颗粒状磷酸二铵经筛选后包装。筛余粉料返回入搅拌器。蒸氨器放出的蒸余液经除钙后去制碱化盐。

图2为制碱母液生产磷酸氢二铵的工艺流程

制备工艺【3】

1.预中和转鼓氨化粒化工艺（TVA）

预中和转鼓氨化粒化工艺是由美国国家肥料开发中心（NFDC）开发研究的,又称TVA流程。该工艺是将氨和磷酸按比例在预中和器中反应,生产一定n(N)/n(P2O5)的磷酸二铵料浆,然后通过料浆泵送至造粒机；同时在造粒机中补加一定量的氨或磷酸,使之在造粒机中边边应边造粒,以获得产品质量要求的n(N)/n(P2O5)。该工艺在世界上建厂最多,目前中国已有6套240kt/a预中和转鼓氨化粒化磷酸氢二铵装置。

2.单管反应器工艺

单管反应器工艺是把管式反应器安装在造粒机中,氨和磷酸的反应在管式反应器中一次完成。该工艺较多应用于生产MAP/NPK,而生产DAP的装置目前全世界约有10余套,其中中国有2套,分别是江西贵溪240kt/a磷酸二铵装置和广西240kt/aDAP装置。

3.双管反应器工艺

双管反应器工艺是把两个管式反应器分别安装在造粒机中和干燥机中,氨和磷酸的反应在管式反应器中进行。该工艺较多用于生产MAP,而生产DAP的装置目前全世界仅约有15套,其中中国只有1套,即中阿合资秦皇岛480kt/a DAP装置。

4.预中和反应槽和管式反应器的混合工艺
预中和反应槽和管式反应器的混合工艺是综合预中和转鼓氨化粒化工艺和管式反应器工艺两相的优点发展起来的.

应用【2】

1.在肥料中的应用

磷酸铵类肥料为磷酸包括多磷酸与氨经中和反应并加工制成的氮、磷复合肥料。长期以来,因其具有几乎适用于所有的土壤和作物,有效成分浓度高和不易吸湿结块等优点,已成为产量和最受欢迎的化肥种类之一。磷酸铵类肥料的生产过程,实际上是磷肥生产过程和氮肥生产中氨加工过程的结合,故经济性比较合理。磷酸铵类肥料品种常分为三大类；正磷酸铵类,是产量的一类,主要品种是磷酸二铵、磷酸一铵和两者的混合物；多磷酸铵类,是正磷酸铵和不同聚合度磷酸铵盐的混合物,它们多数用于制造流体复合肥料；磷酸铵与其他氮肥配制成的复合肥料。其中,含有其他氮肥的磷酸铵类肥料的生产方法主要分为两类：一类为磷酸加硫酸,或磷酸加硝酸的混合酸与氨中和加工制成；另一类为在磷酸铵生产的造粒过程中加入硫酸铵、硝酸铵、氯化铵或尿素等干粉料、浓料浆或熔融料加工制得。

2.在饲料中的应用

磷酸铵盐同样具有高生物效价的优点,对于缺磷、缺氮、但含有大量钙的饲料,则必须添加磷酸铵盐,若仍添加磷酸钙盐,势必会造成动物的钙摄入过多,引起磷钙比例失调,阻碍微量元素的吸收,从而影响动物的生长发育。磷酸铵盐饲料添加剂主要适用于反刍动物（牛、羊等）,其除了能跟动物提供磷之外,还能供给氮非蛋白氮营养素。随着我国畜牧业朝着现代化道路的发展，大力发展饲料工业势在必行,磷酸铵盐作为饲料磷酸盐的重要组成部分,具有良好的发展前景。

3.在防火、灭火中的应用

磷酸铵盐干粉灭火剂简称干粉,以磷酸铵盐为基料,并适当添加防潮剂、防结块剂、流动促进剂等制得。该灭火剂常按磷酸铵盐含量的百分数来分类,如50型表示其基料的含量为50%。磷酸铵盐干粉灭火剂可以充装在手提式干粉灭火器、推车式干粉灭火器以及干粉消防车内,其可适用于扑救可燃液体,气体及带电设备的火灾和一般固体物质的火灾（A类火灾）。该灭火剂具有灭火速度快,灭火效率高,绝缘性能好、贮藏期长等优点。此外,其还可以与氟蛋白泡沫灭火剂或水成膜（轻水）泡沫灭火剂联用灭火,用于扑救大面积石油产品火灾,且对人畜无害。目前己广泛应用于油田、油库、船舶、仓库、炼油厂、变电房、石化等企业。

4.在食品、饮料中的应用

磷酸铵盐在食品加工过程中的主要功能有两点,一是作为品质改良剂,二是作为营养强化剂,其具体应用在如缓冲剂、面团改良剂以及发酵剂等方面。磷酸铵盐自身为强缓冲剂,可有效地将介质中的液相稳定在一定的pH值范围内,故被广泛地用作食品调节剂,从而使食品的味道更鲜美。此外,磷酸铵盐也可在液体、固体饮料中作配味剂,并可代替乳酸来调节pH值,在制糖工业中用作蔗糖的澄清剂,在酵母生产中可以用作酵母营养剂,以促进细胞的生长等。