化工生產(chǎn)技術(shù)課件

項目六化學(xué)肥料

第一頁，共六十九頁。表5-1化學(xué)肥料的品種氮肥尿素、硝酸銨、硫酸銨、氯化銨、碳酸氫銨、石灰氮、液氨、氨水及各種含氮溶液等磷肥過磷酸鈣、重過磷酸鈣、富過磷酸鈣、磷酸氫鈣、鈣鎂磷肥、脫氟磷肥、鋼渣磷肥等鉀肥氯化鉀、硫酸鉀、窯灰鉀肥等復(fù)混肥料磷酸銨、硝酸磷、硫磷酸銨、磷酸二氫鉀、硝酸鉀、尿素磷銨以及各種氮磷、磷鉀和氮磷鉀等微量元素肥料硼、銅、錳、鉬、鐵等化合物第一節(jié)化學(xué)肥料概述第二頁，共六十九頁。尿素，學(xué)名為碳酰二胺。分子式為CO(NH2)2，相對分子量約為60。因最早由人類及哺乳動物的尿液中發(fā)現(xiàn)，故稱尿素。純凈的尿素為無色、無味針狀或棱柱狀晶體，含氮量為46.6%，工業(yè)尿素因含有雜質(zhì)而呈白色或淺黃色。一、尿素的性質(zhì)和用途第三頁，共六十九頁。尿素的用途非常廣泛，它不僅可以用作肥料，而且還可以用作工業(yè)原料以及動物的飼料。尿素是目前使用的含氮量最高的化肥。尿素屬中性速效肥料，長期施用不會使土壤發(fā)生板結(jié)。其分解釋放出的CO2也可被作物吸收，促進植物的光合作用。在土壤中，尿素能增進磷、鉀、鎂和鈣的有效性，且施入土壤后無殘存廢物。第四頁，共六十九頁。

對原料液氨的要求，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：氨＞99.5％，水＜0.5％，油＜10mg/kg。對原料二氧化碳?xì)獾囊鬄椋篊O2含量＞98.5％（體積分?jǐn)?shù)）H2S含量＜15mg/m3。二、尿素生產(chǎn)的原料第五頁，共六十九頁。第二節(jié)尿素的生產(chǎn)第六頁，共六十九頁。一、尿素合成的基本原理液氨和二氧化碳直接合成尿素的總反應(yīng)為：是一個可逆、放熱、體積縮小的反應(yīng)，反應(yīng)在液相中是分兩步進行的。首先液氨和二氧化碳反應(yīng)生成甲銨，故稱其為甲銨生成反應(yīng)第二步為甲銨脫水生成尿素，稱為甲銨脫水反應(yīng)第七頁，共六十九頁。工業(yè)生產(chǎn)中通常是以尿素的轉(zhuǎn)化率作為衡量尿素合成反應(yīng)進程的量度。由于實際生產(chǎn)中都是采用過量的氨與二氧化碳反應(yīng)，因此通常是以二氧化碳為基準(zhǔn)來定義尿素的轉(zhuǎn)化率，即：二、平衡轉(zhuǎn)化率第八頁，共六十九頁。水溶液全循環(huán)法是我國大中型企業(yè)生產(chǎn)尿素的主要方法。水溶液全循環(huán)法尿素生產(chǎn)主要包括四個基本過程：①氨和二氧化碳原料的供應(yīng)及凈化；②氨和二氧化碳合成尿素；③未反應(yīng)物的分離與回收；④尿素溶液的加工。將未反應(yīng)的氨和二氧化碳用水吸收生成甲銨或碳酸銨水溶液再循環(huán)返回合成系統(tǒng)。二、尿素的生產(chǎn)方法第九頁，共六十九頁。1.溫度尿素合成的控制反應(yīng)是甲銨脫水，它是一個微吸熱反應(yīng)，提高溫度甲銨脫水速度加快。溫度每升高10℃，反應(yīng)速度約增加一倍，因此從反應(yīng)速率角度考慮，高溫是有利的。由生產(chǎn)實踐表明，平衡轉(zhuǎn)化率開始時隨溫度升高而增大，若繼續(xù)升溫平衡轉(zhuǎn)化率逐漸下降。綜合進行考慮，目前工業(yè)上通常選擇185—200℃作為尿素合成塔反應(yīng)溫度。三、尿素合成的工藝條件第十頁，共六十九頁。第十一頁，共六十九頁。

2.氨碳比氨碳比是指反應(yīng)物料中NH3／CO2的摩爾比，用a表示。NH3過量能提高尿素的轉(zhuǎn)化率，因為過剩的NH3促使CO2轉(zhuǎn)化，同時能與脫出的H20結(jié)合成氨水，使水排除于反應(yīng)之外，這就等于移去部分產(chǎn)物，因此平衡向生成尿素的方向移動。從反應(yīng)速度來看，提高氨碳比防止甲銨分解和尿素的水解，抑制了副反應(yīng)的進行，從而加快了甲銨的脫水速度?？s短了反應(yīng)時間。水溶液全循環(huán)法氨碳比一般選擇在3.5～4.5之間第十二頁，共六十九頁。3.水碳比水碳比是指合成塔進料中H2O/CO2的摩爾比，常用符號b來表示。水的來源有兩方面：一是尿素合成反應(yīng)的產(chǎn)物，二是水溶液全循環(huán)法中，一定量的水會隨同未反應(yīng)的NH3和CO2返回合成塔中。從平衡移動原理可知：水量增加，不利于尿素的形成．它將導(dǎo)致尿素平衡轉(zhuǎn)化率下降。工業(yè)生產(chǎn)中，總是力求控制水碳比降低到最低限度。水溶液全循環(huán)法中，水碳比一般控制在0.7-1.2。第十三頁，共六十九頁。4.操作壓力尿素合成總反應(yīng)是一個體積減少的反應(yīng)，因而提高壓力對尿素合成有利，尿素轉(zhuǎn)化率隨壓力增加而增大。但合成壓力也不能過高，因壓力與尿素轉(zhuǎn)化率的關(guān)系并非直線關(guān)系，在足夠的壓力下，尿素轉(zhuǎn)化率逐步趨于一個定值，壓力再升高，轉(zhuǎn)化率增加很少，但同時壓縮的動力消耗增大，生產(chǎn)成本提高，高壓下甲銨對設(shè)備的腐蝕也加劇。水溶液全循環(huán)法操作壓力一般為20MPa。第十四頁，共六十九頁。第十五頁，共六十九頁。5.反應(yīng)時間在反應(yīng)條件下，甲銨生成反應(yīng)速率極快，而且反應(yīng)比較完全，但甲銨脫水反應(yīng)速率很慢，反應(yīng)很不完全。所以尿素合成反應(yīng)時間主要是指甲銨脫水生成尿素反應(yīng)時間。為了使甲銨脫水反應(yīng)進行得比較完全，就必須使物料在合成塔內(nèi)有足夠的停留時間。但是反應(yīng)時間過長，生產(chǎn)能力下降，同時甲銨的不穩(wěn)定性增加，尿素縮合反應(yīng)加劇，且甲銨對設(shè)備的腐蝕也加劇。由下圖可以看出，尿素反應(yīng)時間在40min之內(nèi)，停留時間對轉(zhuǎn)化率有明顯的影響，反應(yīng)時間太短，轉(zhuǎn)化率明顯下降。但物料停留時間超過1h，轉(zhuǎn)化率凡乎不再變化。因此，一般反應(yīng)時間為40-60min。第十六頁，共六十九頁。第十七頁，共六十九頁。四、水溶液全循環(huán)法尿素合成工藝流程第十八頁，共六十九頁。液氨經(jīng)液氨升壓泵將壓力提高至2.5MPa，通過液氨過濾器除去雜質(zhì)，送入液氮緩沖槽中與循環(huán)系統(tǒng)來的液氨混合，混合后壓力約1.7MPa進入高壓氨泵，將液氨加壓至20MPa。高壓液氨經(jīng)預(yù)熱器加熱到45～55℃，然后進入第一反應(yīng)器8。二氧化碳原料氣（含CO298％以上）在進氣總管內(nèi)先與氧混合。加入氧氣是為了防止腐蝕合成系統(tǒng)的設(shè)備，加入量約為二氧化碳進氣總量的0.5%體積）。混有氧的二氧化碳進入氣液分離器6，將氣體中的水滴除去，然后進入二氧化碳壓縮機7，將氣體加壓至20MPa，此時溫度為125℃，再進入第一反應(yīng)器8與液氨和循環(huán)來的甲銨溶液進行反應(yīng)，約有90%左右的二氧化碳生成甲銨，反應(yīng)放出的熱量使溶液溫度升到170～175℃，進人合成塔9，未反應(yīng)的二氧化碳在塔內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)生成甲銨，同時甲銨脫水生成尿素。物料在塔內(nèi)停留一小時左右,二氧化碳轉(zhuǎn)化率達(dá)62-64%。含有尿素、過量氨，末轉(zhuǎn)化的甲銨、水及少量游離二氧化碳的尿素溶液從塔頂出來，溫度約為190℃左右，經(jīng)自動減壓閥降壓，再進入循環(huán)工序。第十九頁，共六十九頁。五、未反應(yīng)物的分離與回收從尿素合成塔排出的物料，除含有尿素和水外，尚有未轉(zhuǎn)化為尿素的甲銨、過量氨和二氧化碳及少量的惰性氣體。為了使未轉(zhuǎn)化的甲銨、氨和二氧化碳重新返回合成系統(tǒng)，首先應(yīng)將它們與反應(yīng)產(chǎn)物尿素和水分離，然后再加以回收，循環(huán)使用。工業(yè)上采用的分離與回收方法主要是兩段減壓加熱法。第二十頁，共六十九頁。降低壓力或提高溫度對甲銨的分解是有利的。溶液中游離氨和二氧化碳的溶解度也隨溫度升高、壓力降低而減小，故減壓加熱，對氨和二氧化碳的解吸也是有利的。在水溶液全循環(huán)法中，采用兩段減壓加熱分離，第一步將尿素熔融物減壓到1.7MPa左右，并加熱到約160℃，使之第一次分解。稱力中壓分解。第二步再減壓到0.3MPa并加熱到約147℃，使之第二次分解，稱為低壓分解。經(jīng)過兩次降壓分解后，甲銨的分解率已達(dá)97%以上，過量氨的蒸出率可達(dá)98%以上。殘余部分再進入蒸發(fā)系統(tǒng)減壓蒸發(fā)，使殘余的氨和二氧化碳全部分解。分離原理第二十一頁，共六十九頁。六、尿素溶液的加工尿素溶液經(jīng)分解，閃蒸后，得到了質(zhì)量分?jǐn)?shù)約70-75%的尿素熔融液，其中NH3和CO2含量總和少于1％，要得到固體尿素產(chǎn)品，必須將水分除去，工業(yè)上主要采用在造粒塔造粒的加工方法。尿素的造粒是在造粒塔內(nèi)進行的，熔融尿液經(jīng)噴頭噴灑成液滴，由上下落，并與造粒塔底進入的冷空氣逆流接觸，冷卻粒化，整個造粒過程分為4個階段：將熔融尿素噴成液滴；液滴冷卻到固化溫度；固體顆粒的形成；固體顆粒再冷卻至要求的溫度。第二十二頁，共六十九頁。能力目標(biāo)能夠進行硝酸銨生產(chǎn)工藝條件的分析，判斷和選擇能夠閱讀和繪制硝銨生產(chǎn)工藝流程圖。知識目標(biāo)了解硝酸銨的性質(zhì)與用途；掌握硝酸氨的生產(chǎn)方法氨與硝酸中和制造硝酸銨的基本原理情境三硝酸銨的生產(chǎn)

第二十三頁，共六十九頁。硝酸銨，簡稱硝銨，分子式NH4NO3，為白色結(jié)晶，助燃，具刺激性，純硝銨含氮量為35%，僅次于尿素的含氮量，是一種重要的氮肥。儲存注意事項：儲存于陰涼、通風(fēng)處。遠(yuǎn)離火種、熱源。任務(wù)一硝酸銨的性質(zhì)與用途第二十四頁，共六十九頁。硝銨的生產(chǎn)方法有中和法和轉(zhuǎn)化法兩種。1.中和法制取硝銨采用氨氣與硝酸進行中和反應(yīng)，是工業(yè)上生產(chǎn)硝銨的主要方法，生產(chǎn)過程包括中和反應(yīng)、溶液蒸發(fā)、結(jié)晶或造粒等步驟。原料：以氨氣及60％濃度以下的稀硝酸作為硝銨生產(chǎn)的原料。原料中氯化物、油分、有機物均不應(yīng)超過允許值，而且不應(yīng)含有能在工藝過程中增加熱分解和引起爆炸危險的其他物質(zhì)。任務(wù)二硝酸銨的生產(chǎn)方法第二十五頁，共六十九頁。

2.轉(zhuǎn)化法制硝銨用硝酸鈣轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)硝酸銨，主要是采用氣態(tài)氨和二氧化碳處理(氣態(tài)轉(zhuǎn)化)或與碳酸銨溶液作用（液態(tài)轉(zhuǎn)化）兩種方法來實現(xiàn)。析出的碳酸鈣沉淀經(jīng)過濾分離，可作為生產(chǎn)水泥的原料。濾液可以用蒸發(fā)的方法加工成商品硝酸銨。本章介紹中和法制取硝銨第二十六頁，共六十九頁。任務(wù)三氨與硝酸中和制造硝酸銨

1.基本原理硝銨由氣氨中和硝酸而獲得，其反應(yīng)式為:在氨與硝酸的中和過程中，根據(jù)中和熱是否被利用，硝銨的生產(chǎn)流程可以分為兩種。一種是先制取硝酸銨稀溶液，然后利用中和熱再蒸發(fā)的多段流程；另一種用較濃的硝酸和氣氨直接制取熔融液的一段流程即無蒸發(fā)濃縮的流程。后者又分為常壓法和加壓法兩種。第二十七頁，共六十九頁。2．中和反應(yīng)工藝條件的選擇①壓力當(dāng)壓力高時，有利于抑制氨和硝酸的揮發(fā)與分解，可以減少氮的損失。因此，采用加壓中和法效果較好，壓力為0.2～0.5MPa。也可采用常壓法，壓力為0.11～0.13MPa。②硝酸濃度硝酸濃度愈高，放出的熱量愈多，反應(yīng)器內(nèi)溫度劇烈升高，硝酸更易分解，且隨水蒸氣帶出的原料也增多，因此在工業(yè)生產(chǎn)中硝酸的濃度一般采用43%～58%。③研究及生產(chǎn)實踐表明，在堿性介質(zhì)下氨和硝酸的損失比酸性介質(zhì)中要多。所以多數(shù)廠采用酸性介質(zhì)下中和，但為了減少硝酸的損失并減輕再中和過程的負(fù)擔(dān)，中和器內(nèi)溶液中游離硝酸的含量要嚴(yán)格控制在0～1.0g/L范圍內(nèi)。第二十八頁，共六十九頁。任務(wù)四硝酸銨生產(chǎn)工藝流程1.常壓中和三段蒸發(fā)造粒法流程2．常壓中和二段真空蒸發(fā)結(jié)晶法流程3．加壓中和無蒸發(fā)流程第二十九頁，共六十九頁。l—硝酸槽；2—氨加熱器；3—液氨分離器；4—中和器；5—蒸發(fā)蒸汽捕集洗滌器；6—一段真空蒸發(fā)器；7—再中和器常壓中和三段蒸發(fā)造粒法流程第三十頁，共六十九頁。圖6—5采用真空蒸發(fā)器的硝酸中和流程1—洗滌中和器；2—混合器；3—帶排氣管的水封槽；4—真空蒸發(fā)器；5—受槽泵；6—泵；7—蒸發(fā)蒸汽洗滌器；8—冷凝器；9—真空泵；10—循環(huán)泵；11—洗滌器常壓中和二段真空蒸發(fā)結(jié)晶法流程第三十一頁，共六十九頁。圖6—6加壓硝酸中和流程1—中和器；2，3—氨蒸發(fā)器；4—分離器；5—蒸發(fā)器；6—受槽；7、13—泵；8—冷凝器9-真空泵；10，12-受槽；11-二次蒸汽冷凝器；加壓中和無蒸發(fā)流程第三十二頁，共六十九頁。能力目標(biāo)能夠進行過磷酸鈣生產(chǎn)工藝條件的分析，判斷和選擇能夠閱讀和繪制過磷酸鈣生產(chǎn)工藝流程圖。知識目標(biāo)了解磷肥的分類掌握過磷酸鈣生產(chǎn)的基本原理

情境四磷肥的生產(chǎn)

第三十三頁，共六十九頁。任務(wù)一磷肥概述磷肥是以磷礦為原料生產(chǎn)的含有作物營養(yǎng)元素磷的化肥。磷在植物體內(nèi)是細(xì)胞的組分，對細(xì)胞的生長和增殖起重要作用；磷還參與植物的光合作用，糖和淀粉的利用和能量的傳遞過程。磷肥還能促進植物苗期根系的生長，使植物提早成熟。植物在結(jié)果時，磷大量轉(zhuǎn)移到籽粒中，使得籽粒飽滿。常見的磷肥有過磷酸鈣、磷酸銨和重過磷酸鈣等。磷肥的品位以五氧化二磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。第三十四頁，共六十九頁。磷肥中所含的磷，習(xí)慣上用P205％(質(zhì)量)表示，但實際上是以磷酸鹽形式存在的。磷肥品種繁多，也有多種分類方法。按溶解性不同分為水溶性磷肥、枸溶性（不溶于水但能溶解于2%的檸檬酸溶液）磷肥和難溶性磷肥三類。水溶性磷肥有普通過磷酸鈣、富過磷酸鈣、磷酸銨等。枸溶性磷肥主要有鈣鎂磷肥，脫氟磷肥，鋼渣磷肥，沉淀磷酸鹽等。難溶性磷肥如磷礦粉肥和脫脂骨粉等。按生產(chǎn)方式不同分為酸法磷肥和熱法磷肥兩大類。任務(wù)二磷肥分類與品種第三十五頁，共六十九頁。任務(wù)三過磷酸鈣的生產(chǎn)普通過磷酸鈣，也叫過磷酸鈣，簡稱普鈣。是目前使用最廣泛的磷肥。普鈣是一種淺灰色或深灰色的疏松粉末或粒狀產(chǎn)品，其主要成分是水合磷酸二氫鈣Ca(H2P04).H20(也稱磷酸一鈣)和難溶性的無水硫酸鈣。過磷酸鈣質(zhì)量的高低是由其所含植物能吸收的有效磷(以P205表示)的多少來衡量的。有效磷包括水溶性P205和枸溶性P205兩部分。第三十六頁，共六十九頁。第三十七頁，共六十九頁。1.基本反應(yīng)普鈣是用硫酸分解磷礦粉，經(jīng)過混合、化成、熟化、中和等工序制成的。硫酸分解磷礦制造過磷酸鈣的總反應(yīng)為：第三十八頁，共六十九頁。反應(yīng)分兩個階段進行。第一階段是硫酸分解磷礦，生成磷酸和半水硫酸鈣：由于硫酸是強酸，反應(yīng)溫度又高(110℃以上)，因而這一階段反應(yīng)很快，一般在0.5h或更短時間內(nèi)即可完成。隨著反應(yīng)的進行，磷礦不斷被分解，逐漸減少，CO2、SiF4和水蒸氣等氣體不斷逸出，固體硫酸鈣結(jié)晶大量生成；使反應(yīng)料漿在幾分鐘內(nèi)就可以變稠，離開混合器進入化成室后便很快固化。第三十九頁，共六十九頁。

2.化成（固化）：是使?jié){狀物料轉(zhuǎn)化成一種表面干燥、疏松多孔、物理性質(zhì)良好的固態(tài)物料(普鈣生產(chǎn)中稱為鮮肥)的過程?！盎伞边^程進行得好壞，主要取決于所生成硫酸鈣結(jié)晶的類型、大小和數(shù)量。在正常生產(chǎn)條件下，料漿中首先析出細(xì)長形如針狀或棒狀的半水硫酸鈣·0.5H20結(jié)晶。它們交叉生長，堆積成“骨架”，使大量液相(約占料漿的40％以上)包藏在晶粒間空隙中，形成固體狀物料。第四十頁，共六十九頁。第一階段的硫酸完全消耗后，生成的磷酸分解磷礦而形成磷酸一鈣。

第二階段反應(yīng)是以第一階段生成的磷酸分解剩余的磷礦粉，只有當(dāng)硫酸耗盡后，才能發(fā)生此反應(yīng)，生成普鈣的有效成分磷酸一鈣。該階段反應(yīng)是在化成的后期開始，以后還要在倉庫堆放很長一段時間，生產(chǎn)上又稱為熟化，經(jīng)過熟化，達(dá)到規(guī)定指標(biāo)后才能做為產(chǎn)品出廠。在這個階段生成的磷酸一鈣最初溶解于液相中，隨著反應(yīng)的進行不斷析出Ca(H2P04).H20結(jié)晶。第四十一頁，共六十九頁。

3.熟化：由化成室卸出的鮮肥，一般含有15％-22％尚未分解的磷礦粉，必須在倉庫中堆置一定時間，使半成品中的游離酸同磷礦粉繼續(xù)分解，使第二階段反應(yīng)接近完成，這個過程稱為熟化。熟化過程在倉庫中進行。鮮鈣熟化時間，隨磷礦類型不同而有較大的差別。易分解礦要7--10天．難分解礦要10--15天或更多。經(jīng)過第二階段反應(yīng)后，到熟化后期磷礦分解率達(dá)到95％左右，游離酸降至5％以下，磷礦的分解和熟化過程就基本結(jié)束。第四十二頁，共六十九頁。

4.中和：熟化后期，成品還中含有一定量的游離酸，產(chǎn)品吸濕性強，物理性能差，直接施用會損傷農(nóng)作物，并腐蝕包裝及運輸材料。需加入一些中和劑進行中和。中和劑可選擇能中和游離酸的氨、石灰石、磷礦粉等。以磷礦粉使用最為普遍。用氨中和游離酸又稱為普鈣的氨化，產(chǎn)品稱為氨化普鈣。普鈣氨化后水分有所下降，不粘結(jié)，物性得到顯著改善，易于播撒。普鈣因氨化而增加了少量氮，從而提高了肥效。如要進一步提高氮含量，可用尿素硝銨的氨溶液來進行普鈣的氨化。第四十三頁，共六十九頁。5.副反應(yīng)：用硫酸分解磷礦粉的同時，磷礦中的雜質(zhì)也能被硫酸分解，生成硫酸鹽：隨著反應(yīng)的進行和液相中磷酸濃度的降低，鐵和鋁的酸式鹽轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶的中性磷酸鹽：第四十四頁，共六十九頁。反應(yīng)過程中，生成的HF能與磷礦石中的SiO2作用生成氟硅酸：一般在制取過磷酸鈣的過程中，礦石含氟量的40％左右以SiF4形式逸出，其余的殘留在產(chǎn)品中成為氟硅酸鹽。第四十五頁，共六十九頁。(1)理論硫酸用量

理論硫酸用量是指按化學(xué)反應(yīng)計量每分解1份質(zhì)量的磷礦粉所需質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100％的硫酸份數(shù)。根據(jù)磷礦中各組分的化學(xué)組成，按化學(xué)反應(yīng)方程式即可計算出理論硫酸用量。任務(wù)四生產(chǎn)工藝條件選擇過磷酸鈣制取過程中，反應(yīng)速度和產(chǎn)品質(zhì)量與硫酸用量、硫酸濃度、溫度、礦粉細(xì)度等有關(guān)。第四十六頁，共六十九頁。由硫酸分解磷礦生成硫酸鈣與Ca(H2P04).H20的反應(yīng)方程式可看出，每3molP2O5需消耗7molH2SO4，所以每份質(zhì)量P205消耗硫酸為：7×98／3×142＝1.61份同樣可計算出，每份CO2耗硫酸量為2.23份，每份Fe203耗硫酸量為0.61份，每份Al2O3耗硫酸量為0.96份。每份磷礦中的硫酸理論用量為礦中所含的P2O5、CO2、Fe203、Al2O3消耗硫酸量的總和。即分解磷礦的硫酸理論用量為：1.61×P2O5%+2.23×CO2%+0.61×Fe203+0.96×Al2O3%第四十七頁，共六十九頁。（2）硫酸濃度硫酸濃度對磷礦分解和過磷酸鈣的物理性質(zhì)有很大影響。一般來說硫酸濃度稍低一些，可得到較高的分解率。若采用較濃的硫酸，由于反應(yīng)速度快，一開始就在磷礦顆粒表面上形成致密的硫酸鈣薄膜，使繼續(xù)分解速度減慢，得到的是難于固化且物理性質(zhì)不良的磷酸鈣。生產(chǎn)上采用硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68%～72%。

第四十八頁，共六十九頁。（3）硫酸溫度硫酸溫度對磷礦的分解速度、產(chǎn)品含水量和物理性質(zhì)都有一定的影響。硫酸溫度高，帶進的熱量較多，加上反應(yīng)熱，可促進水分的蒸發(fā)和含氟氣體的逸出，有利于提高反應(yīng)速度，同時也可改善產(chǎn)品的物理性質(zhì)。但當(dāng)使用硫酸的溫度高時，反應(yīng)速率快，會形成致密的硫酸鈣膜。通常采用的硫酸溫度為70～80℃。第四十九頁，共六十九頁。（4）磷礦粉的細(xì)度磷礦粉的細(xì)度對生成過磷酸鈣的反應(yīng)速度有較大影響。礦粉愈細(xì)，總表面積愈大，反應(yīng)速度就愈快。一般要求通過0.147mm篩的礦粉高于95%，其中70%-80%通過0.074mm篩。用于生產(chǎn)過磷酸鈣的磷礦的P2O5含量宜在26%～28%以上，品位過低，硫酸的消耗量增加，產(chǎn)品質(zhì)量差，所以低品位的磷礦應(yīng)進行富集，以提高P2O5的含量。此外，磷礦中鐵鋁氧化物之和應(yīng)小于4%，以減少磷肥中有效P2O5的“退化”。第五十頁，共六十九頁。任務(wù)五過磷酸鈣生產(chǎn)工藝流程連續(xù)操作的過磷酸鈣生產(chǎn)流程包括4個主要工序：（1）酸與磷礦粉混合；（2）料漿在化成室內(nèi)固化（3）過磷酸鈣在倉庫內(nèi)熟化、中和；（4）從含氟廢氣中回收氟。第五十一頁，共六十九頁。第五十二頁，共六十九頁。情境五鉀肥的生產(chǎn)能力目標(biāo)能夠閱讀和繪制氯化鉀生產(chǎn)工藝流程圖。知識目標(biāo)了解氯化鉀的性質(zhì)了解氯化鉀的生產(chǎn)原料了解從鉀石鹽中提取氯化鉀的方法掌握氯化鉀結(jié)晶法原理第五十三頁，共六十九頁。第五十四頁，共六十九頁。任務(wù)一氯化鉀溶解結(jié)晶法原理

2040

60

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100

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溫度/℃

500

400

300

200

100

溶解度/g.(1000g水)-1

第五十五頁，共六十九頁。上圖表示氯化鉀和氯化鈉在不同溫度下的共同溶解度。從圖中可以看出，在20℃時，1000g水中能同時溶解298g氯化鈉，159g氯化鉀；而在100℃時，1000g水中僅能溶解274g氯化鈉，比20℃時減少了24g,而氯化鉀的溶解度增加到354g,比20℃時增加了195g。如果將100℃的共飽和溶液冷卻至20℃，其中一半以上的氯化鉀結(jié)晶析出，而氯化鈉反而成了不飽和狀態(tài)，不析出將析出氯化鉀后的20℃共飽和溶液加熱到100℃，然后再溶解定量鉀石鹽，把其中的氯化鉀全部溶入溶液中，而氯化鈉基本保留于固體殘渣中而很少溶解。經(jīng)分離及冷卻這種熱溶液，即可結(jié)晶出氯化鉀。第五十六頁，共六十九頁。任務(wù)二氯化鉀生產(chǎn)工藝流程溶解結(jié)晶法工藝流程由四部分組成。（1）礦石溶浸用已加熱并已分離出氯化鉀固體的母液去溶浸破碎到一定粒度的鉀石鹽礦石，使其中的氯化鉀轉(zhuǎn)入溶液，而氯化鈉幾乎全部殘留在不溶性殘渣中。（2）殘渣分離將熱溶浸液中的食鹽、粘土等殘渣分離出去，并使之澄清。（3）氯化鉀結(jié)晶通過冷卻澄清的熱浸取液，將氯化鉀結(jié)晶出來。（4）氯化鉀分離分離出的氯化鉀結(jié)晶，經(jīng)洗凈、干燥后即可出售。母液加熱后返回系統(tǒng)，用來溶浸新礦石。第五十七頁，共六十九頁。第五十八頁，共六十九頁。溶解結(jié)晶法的工藝流程如上圖所示。鉀石鹽經(jīng)破碎機破碎和振動篩過篩后，送入兩個串聯(lián)的溶解器中，用KCl母液進行溶浸。溶浸在常壓下進行，溫度保持在100-103℃。溶解器內(nèi)裝有攪拌器，一方面保持?jǐn)嚢?，促使KCl溶解，另一方面使固體不斷向前移動，把未溶解的鉀石鹽送到另一溶解器中溶浸。從澄清槽出來的溢流液，即為NaCl、KCl熱共飽和液，送往真空結(jié)晶器9、10、11結(jié)晶。每組結(jié)晶器由結(jié)晶罐、蒸發(fā)室(兩者常上下合在一起，蒸發(fā)室直接布置于結(jié)晶罐的上面)、冷凝器和蒸汽噴射器所組成。第五十九頁，共六十九頁。第五節(jié)復(fù)合肥料復(fù)合肥料、摻混肥料是含有氮、磷、鉀三大營養(yǎng)元素中任意兩種或兩種以上的肥料，具有養(yǎng)分全面，包裝和運輸成本低，施肥方便等特點。一般以N-P2O5-K2O來表示其所含有的營養(yǎng)元素百分比，若還含有N、P、K以外的其他營養(yǎng)元素，則可接在K2O后面標(biāo)注其含量，并加注括號注明該元素的符號。例如:10-l0-10-5(MgO)-0.5(Zn0)表明該肥料含1O%N、l0%P2O5、10%K2O以及5%MgO、0.5%ZnO第六十頁，共六十九頁。情境六復(fù)合肥料的生產(chǎn)能力目標(biāo)氨與磷酸中和過程工藝條件的選擇認(rèn)識磷酸銨生產(chǎn)的工藝流程知識目標(biāo)了解復(fù)合肥的種類及生產(chǎn)方法。了解磷酸銨的性質(zhì)；第六十一頁，共六十九頁。復(fù)合肥料是用由化學(xué)方法制成的氮、磷、鉀中任何兩種或三種的化肥。其作用是滿足不同生產(chǎn)條件下農(nóng)業(yè)需要的多種養(yǎng)分的綜合需要和平衡。摻混肥料（也稱混合肥料）是用粉狀或粒狀基礎(chǔ)肥料通過簡單機械混合所制成的肥料。在歐美國家，復(fù)合肥料與摻混肥料是同義詞。在我國兩者含義不同，復(fù)合肥料在其生產(chǎn)過程中發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)，如磷酸銨類肥料、硝酸磷肥、硝酸鉀和磷酸鉀等；摻混肥料在生產(chǎn)過程中只是簡單的機械混合。第六十二頁，共六十九頁。任務(wù)一、磷酸銨的性質(zhì)

磷酸銨包括磷酸一銨（MAP）NH4H2PO4，磷酸二銨（DAP）（NH4）2HPO4和磷酸三銨（TAP）（NH4）3PO4三種，是含有磷和氮兩種營養(yǎng)元素的復(fù)合肥料。工業(yè)上制得的磷酸銨肥料實際上是磷酸一銨和磷酸二銨的混合物，以磷酸一銨為主的肥料稱為磷酸一銨類肥料，以磷酸二銨為主的肥