第2章化学肥料PPT课件.ppt

第2章 化学肥料Chemical Fertilizer2.1 氮肥氮肥 (尿素、硝铵尿素、硝铵)2.2 磷酸和磷肥磷酸和磷肥2.3 钾肥钾肥2.4 复合肥复合肥《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 化学肥料，简称化学肥料，简称“化肥化肥”，指人工合，指人工合成的对农、林、牧、渔业的动植物产品的成的对农、林、牧、渔业的动植物产品的生长有促进作用的化学产品生长有促进作用的化学产品2.1 氮 肥2.1.1 尿素生产工艺尿素生产工艺《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 尿素，英文尿素，英文Urea，分子结构式，分子结构式CO(NH2)2，分子量为，分子量为60.057；含氮量；含氮量46.67%，工业尿素含水分、缩二脲等杂，工业尿素含水分、缩二脲等杂志，含氮量在志，含氮量在46%以上，是最主要的化学肥料以上，是最主要的化学肥料(氮肥氮肥) 尿素的农业需求量很大，我国约尿素的农业需求量很大，我国约2000万吨万吨/年；工业年；工业装置规模大，一般为装置规模大，一般为50万吨万吨/年；生产工艺和设备已经非年；生产工艺和设备已经非常成熟。

常成熟2.1.1.1 尿素的主要性质和用途 ◆◆ 常温常压下，尿素为固体结晶，工业尿素为白色、无常温常压下，尿素为固体结晶，工业尿素为白色、无臭的固体颗粒，粒径为臭的固体颗粒，粒径为1～～2mm ◆◆ 尿素的熔点为尿素的熔点为132.7℃，密度为，密度为1.33g/cm3；； ◆◆ 尿素易溶于水和液氨尿素有吸湿性，易潮解尿尿素易溶于水和液氨尿素有吸湿性，易潮解尿素在强酸溶液中呈弱碱性，能与酸作用生成盐尿素与盐类素在强酸溶液中呈弱碱性，能与酸作用生成盐尿素与盐类作用可生成络合物作用可生成络合物 ◆◆ 尿素在水中会水解生成尿素在水中会水解生成NH3和和CO2，常温下很慢故，常温下很慢故可以作为肥料使用，释放出的可以作为肥料使用，释放出的NH3和和CO2都可为植物吸收；都可为植物吸收；因水解速度缓慢，故为长效肥料因水解速度缓慢，故为长效肥料 ◆◆ 尿素水溶液持续加热可生成缩二脲降低压力、升高尿素水溶液持续加热可生成缩二脲降低压力、升高温度、延长加热时间都会加剧上述反应缩二脲会烧伤植物温度、延长加热时间都会加剧上述反应。

缩二脲会烧伤植物的叶和嫩芽，化肥尿素中的缩二脲不能太高的叶和嫩芽，化肥尿素中的缩二脲不能太高《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料2.1.1.2 尿素合成的化学反应 目前，工业合成尿素的方法都是在目前，工业合成尿素的方法都是在液相中液相中由由NH3和和CO2反反应应合成的，属于有气相存在的液相反应，如下图所示反应合成的，属于有气相存在的液相反应，如下图所示反应被认为分两步进行：被认为分两步进行：《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料(1) 尿素合成反应与反应物种(Species) 上述两个反应中，第一个反应为上述两个反应中，第一个反应为快速放热反应快速放热反应，反应程度，反应程度很大，生成溶解态的氨基甲酸铵很大，生成溶解态的氨基甲酸铵(Ammonium Carbamate，简，简写写AC，甲铵，甲铵)；第二个脱水生成尿素；第二个脱水生成尿素(Urea，简写，简写Ur)的反应为的反应为慢速吸热反应慢速吸热反应，且为显著可逆反应且为显著可逆反应《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 ①① 尿素生成反应为液相可逆反应，应该具备一定的压力尿素生成反应为液相可逆反应，应该具备一定的压力(液化液化NH3和和CO2)和温度和温度(保证反应速度保证反应速度)。

②② 未反应原料必须循环利用，循环的未反应原料必须循环利用，循环的NH3和和CO2水溶液水溶液也必然携带一定量的水也必然携带一定量的水 ①① 合成尿素的原料中有合成尿素的原料中有NH3、、CO2和和H2O，物料配比中采，物料配比中采用用NH3过量；过量； ②② 合成反应开始，溶液中的合成反应开始，溶液中的CO2以以AC形式存在，溶液中形式存在，溶液中存在存在NH3、、AC和和H2O；； ③③合成反应过程，溶液中存在合成反应过程，溶液中存在NH3、、AC、、H2O和和Urea(2) 尿素合成的反应条件 尽管反应物料中存在尽管反应物料中存在AC，但组分计量均用，但组分计量均用NH3、、CO2、、 H2O和和Urea的分率来表示的分率来表示物料配比物料配比以及以及反应平衡转化率反应平衡转化率的的表示都以表示都以CO2为基准组分为基准组分定义：定义： 氨碳比氨碳比(a)，反应原料中，反应原料中NH3与与CO2的摩尔比为的摩尔比为氨碳比氨碳比；； 水碳比水碳比(b)，反应原料中，反应原料中H2O与与CO2的摩尔比为的摩尔比为水碳比水碳比；； 平衡转化率平衡转化率(x)，反应生成尿素的摩尔数与总，反应生成尿素的摩尔数与总CO2进料摩进料摩尔数之百分比为尔数之百分比为平衡转化率平衡转化率。

工业合成尿素的反应条件一般为：工业合成尿素的反应条件一般为： 温度温度 t = 165～～195℃；； 压力压力 p = 12～～14MPa；； 氨碳比氨碳比 a = 2.5～～4.5；； 水碳比水碳比 b = 0.2～～1.0；； 转化率转化率 x = 50～～75％《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料(3) 尿素合成反应的平衡转化率 已知进料组成已知进料组成a和和b，在一定，在一定t和和p条件下，可以计算出条件下，可以计算出CO2转化率转化率x，以，以1mol的进料计算，溶液中各物质的摩尔数为：的进料计算，溶液中各物质的摩尔数为： NH3的摩尔数：的摩尔数：a－－2x；； CO2的摩尔数为：的摩尔数为： 1－－x ；； H2O的摩尔数：的摩尔数：b＋＋x；； Urea的摩尔数为：的摩尔数为： x ；； 合计：合计： a+b－－x 溶液中各物质的摩尔分率和质量分率即可由此得到。

溶液中各物质的摩尔分率和质量分率即可由此得到《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 对对尿素合成反应平衡转化率尿素合成反应平衡转化率的研究和对的研究和对未反应原料循环利未反应原料循环利用用的研究，是尿素生产工艺的主要内容尿素合成反应体系远的研究，是尿素生产工艺的主要内容尿素合成反应体系远离理想溶液，对平衡转化率的计算至今以经验式为主离理想溶液，对平衡转化率的计算至今以经验式为主 根据相律分析，反应体系的独立组分数根据相律分析，反应体系的独立组分数3，汽液，汽液2相，自由相，自由度为度为3通常将独立因素选择为温度通常将独立因素选择为温度t、氨碳比、氨碳比a、和水碳比、和水碳比b，，将转化率表示为它们的函数有些经验式中存在压力将转化率表示为它们的函数有些经验式中存在压力p，是因，是因为反应体系经常有惰性气体存在为反应体系经常有惰性气体存在平衡转化率的计算 ①① 1969年，前苏联年，前苏联Kucheryavyi提出：提出： ②② 1979年，上海化工研究院沈华民提出：年，上海化工研究院沈华民提出：《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 ③ Mavrovic算图：《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料④ 合成尿素CO2转化率几种算法的比较：a180℃，，b=0.5190℃，，b=0.5①①式式②②式式③③图图①①式式②②式式③③图图2.552.1150.1851.853.8552.3055.32.7555.4553.5555.357.0155.6759.23.058.7756.6458.659.8458.7662.63.2561.4759.4561.462.6661.5765.33.564.1561.9864.065.1564.1067.84.068.8466.2068.669.4768.3271.94.2570.8567.8970.271.3070.0173.9《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料(5) 影响尿素合成反应化学平衡的因素①① 温度的影响温度的影响 温度较低时平衡转化率温度较低时平衡转化率随温度升高而增加，在随温度升高而增加，在190℃时达最大，时达最大，温度进一步升高，温度进一步升高，平衡转化率反而下降平衡转化率反而下降。

尿素尿素平衡转化率与温度的关系如平衡转化率与温度的关系如右图所示右图所示 工业生产中，除考虑平工业生产中，除考虑平衡转化率外，还要考虑设备衡转化率外，还要考虑设备腐蚀等因素，一般选择尿素腐蚀等因素，一般选择尿素合成温度为合成温度为180～～190℃《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料② 组成的影响 CO2过量对转化率影响过量对转化率影响很小，氨过量则明显提高转很小，氨过量则明显提高转化率 氨碳比氨碳比的影响如右图的影响如右图 水碳比水碳比增加增加0.1，转化率下，转化率下降约降约1％ 不同工艺选择的合成过不同工艺选择的合成过程物料比不同如：程物料比不同如： 水溶液全循环法氨碳比水溶液全循环法氨碳比4.0，， 水碳比水碳比0.65 ～～0.7；； 汽提法工艺氨碳比汽提法工艺氨碳比2.9～～3.1，水碳比，水碳比0.3～～0.4《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料③ 压力的影响《《化工工艺学化工工艺学》》第二章第二章 压力对液相反应的影响很小压力对液相反应的影响很小。

但由于体系存在惰性气体和气液但由于体系存在惰性气体和气液平衡，操作压力应该大于平衡压平衡，操作压力应该大于平衡压力(6) 尿素合成过程的相平衡 尿素合成反应体系的非理想性很大，基于尿素合成反应体系的非理想性很大，基于UNIQUAC方程方程的反应平衡、相平衡模型，比较复杂从工艺计算出发，这的反应平衡、相平衡模型，比较复杂从工艺计算出发，这里介绍一种简化的经验模型里介绍一种简化的经验模型(沈华民，沈华民，1979) 平衡压力计算：平衡压力计算： 最低平衡压力的氨碳比：最低平衡压力的氨碳比： 气相氨碳比气相氨碳比G(主要用于检测控制主要用于检测控制)：：《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料尿素合成条件相图表示 在等压三维相图中，将在等压三维相图中，将汽液混合物的液相最高温度汽液混合物的液相最高温度点联成一线，可得液体点联成一线，可得液体“顶顶脊线脊线”但因为有水和尿素但因为有水和尿素的存在，沸点和露点并不重的存在，沸点和露点并不重合，液体合，液体“顶脊线顶脊线”和气体和气体“顶脊线顶脊线”也不重合但在也不重合但在液体液体“顶脊线顶脊线”上，温度最上，温度最高，尿素合成转化率最高，高，尿素合成转化率最高，适宜适宜 作为尿素合成条件。

作为尿素合成条件《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料尿素合成条件相图表示 从似三元等压相图中从似三元等压相图中可看出，可看出，F点为反应的起点为反应的起点，到达点，到达Y点时温度最高，点时温度最高，尿素转化率达到最大，能尿素转化率达到最大，能耗最少 如选择更高压力，则如选择更高压力，则平衡温度比上述点温度高平衡温度比上述点温度高虽有利于尿素合成反应，虽有利于尿素合成反应，但合成塔材料必须更耐腐但合成塔材料必须更耐腐蚀如选择较低压力，则蚀如选择较低压力，则平衡温度较低，平衡温度较低，CO2转化转化率下降《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料(7) 尿素合成反应的动力学 尿素合成反应速率取决于液相中甲铵脱水的速率甲铵尿素合成反应速率取决于液相中甲铵脱水的速率甲铵脱水生成尿素为可逆反应设正、逆反应常数分别为脱水生成尿素为可逆反应设正、逆反应常数分别为k1、、k2，，1molCO2生成生成c (mol)的甲铵，的甲铵， 含含1(mol)CO2构成的反应体构成的反应体系的液体体积为系的液体体积为V(cm3)，则反应速度可表示为：，则反应速度可表示为： 达到平衡时，反应速度为达到平衡时，反应速度为0；设平衡转化率为；设平衡转化率为x*，则：，则： 代入到速度方程中，并积分可得积分式。

代入到速度方程中，并积分可得积分式《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 由此可以计算出反应体系在任意时间的反应速度和溶液由此可以计算出反应体系在任意时间的反应速度和溶液组成，可用于合成塔的模拟计算组成，可用于合成塔的模拟计算尿素合成塔结构和流程 尿素合成塔是氨和尿素合成塔是氨和二氧化碳反应生成尿素二氧化碳反应生成尿素的场所，是整个尿素装的场所，是整个尿素装置的核心设备尿素合置的核心设备尿素合成塔的结构是圆柱形的成塔的结构是圆柱形的塔体，内设若干块阻止塔体，内设若干块阻止物料返混的塔板可以物料返混的塔板可以看成是由若干个串联的、看成是由若干个串联的、混合的小室组成虽每混合的小室组成虽每个小室接近理想混合型，个小室接近理想混合型，但就整个塔来说，其流但就整个塔来说，其流动状况却接近理想置换动状况却接近理想置换型《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料合成塔内的传质过程 反应初期，气相反应初期，气相CO2和和NH3平衡分压高，向液相传质推平衡分压高，向液相传质推动力动力p-p*不大随着反应的进行，液相中生成尿素增多，不大。

随着反应的进行，液相中生成尿素增多， CO2和和NH3平衡分压下降，推动力增大，气相中平衡分压下降，推动力增大，气相中CO2和和NH3不断转移到液相不断转移到液相《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料置换型与混合型合成塔转化率对比置换型与混合型合成塔转化率对比置换型置换型0204060809095100混合型混合型019354963717680筛板数与物料停留时间筛板数与物料停留时间筛板数筛板数0137停留时间停留时间, min25221917筛板数与转化率筛板数与转化率筛板数筛板数026平衡转化率平衡转化率60.5 62.5 63.3(8) 未反应物的回收 为了有效利用原料，必须将为了有效利用原料，必须将未反应的甲铵未反应的甲铵从产物尿素中分离从产物尿素中分离出来出来循环利用循环利用一般采用一般采用分解分离分解分离的办法，甲铵分解反应如下：的办法，甲铵分解反应如下： 反应是吸热的，反应是吸热的，减压减压和和加热加热有利于甲铵的分解纯固体甲铵有利于甲铵的分解纯固体甲铵的离解压力与温度的关系可用下式表示：的离解压力与温度的关系可用下式表示：《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 但分解压力过低，但分解压力过低， NH3和和 CO2的吸收液中的吸收液中H2O含量增加，返含量增加，返回合成系统的水分增多，不利合成反应。

工业上多用回合成系统的水分增多，不利合成反应工业上多用多段减压多段减压的的分解方式，即合成压力下分解方式，即合成压力下NH3(或或CO2)气提分解、中压气提分解、中压(1.8MPa)分分解、和低压解、和低压(0.29MPa)分解依据甲铵分解的条件不同，便出现了分解依据甲铵分解的条件不同，便出现了水溶液全循环法、水溶液全循环法、CO2气提法、气提法、NH3气提法等工艺气提法等工艺 气提原理《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 如果温度和压力不变，则如果温度和压力不变，则 不变，溶液中的不变，溶液中的cAC将将取决于取决于 ，这样，则可以通过改变气相，这样，则可以通过改变气相NH3和和CO2的的分率来减小分率来减小cAC，促使，促使AC分解 CO2气提就是在列管立式换热器中，不改变尿素溶液的温气提就是在列管立式换热器中，不改变尿素溶液的温度和压力，和度和压力，和CO2气体逆向接触，减小气相中气体逆向接触，减小气相中NH3的分率，的分率，促使液相甲铵分解；分解热由列管外的水蒸汽提供。

促使液相甲铵分解；分解热由列管外的水蒸汽提供 根据甲铵分解反应式，溶液中的根据甲铵分解反应式，溶液中的AC和气相中和气相中NH3、、CO2之间存在平衡平衡常数之间存在平衡平衡常数KAC和溶液和溶液AC浓度浓度cAC可表示为：可表示为：(9) 尿素生产过程的副反应 在尿素生产过程中的副反应主要有在尿素生产过程中的副反应主要有尿素缩合反应尿素缩合反应和和水解水解反应反应，它们存在于整个尿素的分离纯化过程中温度越高，，它们存在于整个尿素的分离纯化过程中温度越高，副反应速度越快；时间越长，被消耗的尿素越多副反应速度越快；时间越长，被消耗的尿素越多《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 当温度在当温度在60℃以下时，尿素水解缓慢；温度到以下时，尿素水解缓慢；温度到100 ℃时时尿素水解速度明显加快；温度在尿素水解速度明显加快；温度在145 ℃以上时，水解速度剧以上时，水解速度剧增尿素浓度低时，水解率大氨也有抑制尿素水解的作用，增尿素浓度低时，水解率大氨也有抑制尿素水解的作用，氨含量高的尿素溶液的水解率低氨含量高的尿素溶液的水解率低。

2.1.1.3 尿素生产工艺流程 常见的尿素生产工艺有水溶液全循环法、荷兰斯塔米卡常见的尿素生产工艺有水溶液全循环法、荷兰斯塔米卡邦邦(Stamicarbon)CO2气提法、意大利斯纳姆普罗盖蒂气提法、意大利斯纳姆普罗盖蒂(Snam-progetti)NH3气提法、日本气提法、日本ACES法等这里介绍目前应用最法等这里介绍目前应用最为广泛的为广泛的CO2气提法和气提法和NH3气提法尿素工艺气提法尿素工艺《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料(1)水溶液全循环法水溶液全循环法 水溶液全循环法是将未反应的氨和二氧化碳用水吸收生水溶液全循环法是将未反应的氨和二氧化碳用水吸收生成甲铵或碳酸铵水溶液返回合成系统的生产方法成甲铵或碳酸铵水溶液返回合成系统的生产方法 未转化物需未转化物需两段分解两段分解，，三段吸收三段吸收流程较长且分解压力流程较长且分解压力不高，分解气的冷凝热除小部分被利用外，其余须用冷却水不高，分解气的冷凝热除小部分被利用外，其余须用冷却水移走，能耗较高此外，循环甲铵液量大，甲铵泵易腐蚀，移走，能耗较高此外，循环甲铵液量大，甲铵泵易腐蚀，且发生结晶堵塞时，操作维修麻烦。

且发生结晶堵塞时，操作维修麻烦(2) CO2气提法《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 此法是目前建厂最多、生产能力最大的尿素工艺此法是目前建厂最多、生产能力最大的尿素工艺 流程主要特点流程主要特点：： ①① 用原料用原料CO2气提，省去了中压分解回收系统，简化了气提，省去了中压分解回收系统，简化了流程但该法由于气提塔操作波动，容易造成低压分解以及流程但该法由于气提塔操作波动，容易造成低压分解以及吸收负荷过大，限制生产能力的提高，所以最近在吸收负荷过大，限制生产能力的提高，所以最近在CO2气提气提法装置中也增加中压分解法装置中也增加中压分解 ②② 高压冷凝器冷凝温度高，热能利用好；返回合成塔水高压冷凝器冷凝温度高，热能利用好；返回合成塔水量少，有利于转化；高压液体可自流至合成塔，节省动力量少，有利于转化；高压液体可自流至合成塔，节省动力 ③③ 合成塔操作压力较低，节省动力合成塔操作压力较低，节省动力 不足点：不足点： 氨碳比较低影响转化率，高架设备维修不便氨碳比较低影响转化率，高架设备维修不便。

CO2气提法流程示意图《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料(3) NH3气提法《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 主要工序主要工序: 尿素的合成和高压回收尿素的合成和高压回收, 尿素的提纯和中、低尿素的提纯和中、低压回收，尿素的浓缩与造粒，水解和解吸等压回收，尿素的浓缩与造粒，水解和解吸等①① 尿素合成和高压回收尿素合成和高压回收 压缩与循环压缩与循环：： CO2加入少量空气后进人离心式加入少量空气后进人离心式CO2压压缩机缩机K-1，加压到，加压到16MPa(绝绝)送入尿素合成塔送入尿素合成塔R-1液氨分两液氨分两路送出：一路到中压吸收塔路送出：一路到中压吸收塔C-1；另一路液氨加压到；另一路液氨加压到22MPa(绝绝)，送往高压液氨预热器，送往高压液氨预热器E-7，用低压蒸汽冷凝液预热预，用低压蒸汽冷凝液预热预热后的液氨作为甲铵喷射泵热后的液氨作为甲铵喷射泵L-1的驱动流体，利用其过量压的驱动流体，利用其过量压头，将甲铵分离器头，将甲铵分离器V-1压力稍低的甲铵液，升压到尿素合成压力稍低的甲铵液，升压到尿素合成塔压力。

塔压力 NH3气提法过程描述(1)《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 汽提塔汽提塔(E-1)：：降膜式加热器，所需热量由降膜式加热器，所需热量由2.4MPa (绝绝)饱和蒸汽供给合成塔的反应产物在汽提管呈膜状向下流动饱和蒸汽供给合成塔的反应产物在汽提管呈膜状向下流动时被加热氨自溶液中汽化，使气相中的时被加热氨自溶液中汽化，使气相中的CO2体积分数降低；体积分数降低；促使液相促使液相CO2的汽化和甲铵的进一步分解汽提塔顶部的馏的汽化和甲铵的进一步分解汽提塔顶部的馏出气和来自中压吸收塔并经过高压甲铵预热器出气和来自中压吸收塔并经过高压甲铵预热器E-6预热过的预热过的甲铵液，全部进入高压甲铵冷凝器甲铵液，全部进入高压甲铵冷凝器E-5 高压甲铵冷器高压甲铵冷器(E-5)：在这里，除少量惰性气体外，全部：在这里，除少量惰性气体外，全部混合物均被冷凝，汽液混合物在甲铵分离器混合物均被冷凝，汽液混合物在甲铵分离器V-1中分离甲中分离甲铵由喷射泵送往合成塔；从甲铵分离器出来的不凝气体，为铵由喷射泵送往合成塔；从甲铵分离器出来的不凝气体，为惰性气体以及少量的氨和惰性气体以及少量的氨和CO2。

把这些不凝气减压后，送往把这些不凝气减压后，送往中压分解器中压分解器E-2的底部高压甲铵冷凝器的底部高压甲铵冷凝器E-5内，高压高温的内，高压高温的气体冷凝时，可产生气体冷凝时，可产生0.45MPa (绝绝)的蒸汽NH3气提法过程描述(2)《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料②② 尿素提纯和中低压回收尿素提纯和中低压回收 尿素提纯分尿素提纯分3个阶段以减压方式进行第一阶段压力为个阶段以减压方式进行第一阶段压力为1.8MPa (绝绝) ；第二阶段压力为；第二阶段压力为0.45MPa (绝绝) ；第三阶段压；第三阶段压力为力为0.035MPa (绝绝) 1.8MPa压力的一级提纯和回收压力的一级提纯和回收 由汽提塔由汽提塔E-1底部排除底部排除的尿素溶液的尿素溶液(16MPa)，减压膨胀到，减压膨胀到1.8MPa(绝绝) ，进入降膜分，进入降膜分解器解器E-2在此，溶液中尚未分解的甲铵进一步分解，并增在此，溶液中尚未分解的甲铵进一步分解，并增加底部溶液的尿素浓度加底部溶液的尿素浓度 中压分解器中压分解器(V-2&E-2) 有分离器有分离器V-2和下部管束加热器和下部管束加热器E-2两部分。

溶液进入管束之前，先在分离器中释放出节流两部分溶液进入管束之前，先在分离器中释放出节流闪蒸气体；残余甲铵在闪蒸气体；残余甲铵在E-2进一步分解进一步分解E-2管外为来自汽提管外为来自汽提塔的塔的2.2MPa 的蒸汽冷凝液提供热量，在分解段的上部壳程的蒸汽冷凝液提供热量，在分解段的上部壳程由由0.6MPa(绝绝)蒸汽提供出口尿液中，氨浓度为蒸汽提供出口尿液中，氨浓度为6~7%，，CO2浓度为浓度为1.0~2.0% NH3气提法过程描述(3)《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 中压分解气的冷凝中压分解气的冷凝(E-4)过程：过程：V-2顶部排出的顶部排出的NH3和和CO2气体温度为气体温度为150℃，其大量的冷凝热有较高的利用价值其大量的冷凝热有较高的利用价值送往真空浓缩器送往真空浓缩器E-4壳程，被贮槽壳程，被贮槽V-6来的碳氨液吸收冷凝，来的碳氨液吸收冷凝，冷凝热加热浓缩器冷凝热加热浓缩器E-4中的尿液，剩余未凝气中的尿液，剩余未凝气(主要是主要是NH3)在在中压冷凝器中压冷凝器E-10中最终冷凝中最终冷凝 中压冷凝液的处理中压冷凝液的处理(C-1)：从中压冷凝器：从中压冷凝器(E-10)来的汽液来的汽液混合物，进人中压吸收塔混合物，进人中压吸收塔C-1的下部。

从溶液中分离出来的的下部从溶液中分离出来的气相，进入上部精馏段在回流氨的作用下，气体中的残余气相，进入上部精馏段在回流氨的作用下，气体中的残余CO2被吸收，被吸收， NH3被精馏提纯回流氨是用液氨升压泵从液被精馏提纯回流氨是用液氨升压泵从液氨贮槽氨贮槽V-5抽出送到中压吸收塔的塔底的甲铵液经高压甲抽出送到中压吸收塔的塔底的甲铵液经高压甲铵泵加压，再经高压甲铵预热器铵泵加压，再经高压甲铵预热器E-6预热后，返回到合成部预热后，返回到合成部分的高压甲铵冷凝器分的高压甲铵冷凝器E-5NH3气提法过程描述(4)《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料③③ 0.45MPa的第二级提纯和回收的第二级提纯和回收 低压分解器低压分解器E-3：离开中压分解器：离开中压分解器E-2底部的尿素溶液被底部的尿素溶液被减压到减压到0.45MPa (绝绝) ，并进入降膜式低压分解器，并进入降膜式低压分解器E-3底部出液中出液中NH3浓度为浓度为1.0～～2.0％，％，CO2浓度为浓度为0.3～～1.1％所需热量由热量由0.45 MPa (绝绝)的饱和蒸汽供给底部排出液的温度为的饱和蒸汽供给。

底部排出液的温度为138 C 低压分解气体的回收低压分解气体的回收：离开分离器：离开分离器V-3顶部的气体与经顶部的气体与经解吸塔回流泵送来的解吸冷凝液汇合，首先被送往高压甲铵解吸塔回流泵送来的解吸冷凝液汇合，首先被送往高压甲铵预热器预热器E-6部分地吸收和冷凝，然后进入低压甲铵冷凝器部分地吸收和冷凝，然后进入低压甲铵冷凝器E-8冷凝液送人碳铵液贮槽冷凝液送人碳铵液贮槽V-6惰性气体在低压氨吸收器惰性气体在低压氨吸收器E-12中被洗涤后排放中被洗涤后排放NH3气提法过程描述(5)《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料③③ 0.035MPa的第三级提纯与回收的第三级提纯与回收 由低压分解器由低压分解器(E-3)底部来的尿素溶液，减压到底部来的尿素溶液，减压到0.035 MPa进入降膜式真空浓缩器进入降膜式真空浓缩器E-4，在此进一步浓缩尿液减，在此进一步浓缩尿液减压释放出的闪蒸气体，在压释放出的闪蒸气体，在V-4中被分离液滴后送往真空系统中被分离液滴后送往真空系统冷凝；溶液进入真空浓缩器冷凝；溶液进入真空浓缩器E-4，残留的甲铵在此被分解。

残留的甲铵在此被分解 底部尿液浓度由底部尿液浓度由70％上升到％上升到85％，所需热量由来自中压％，所需热量由来自中压分解分离器顶部的气体与中压碳铵液泵送来的碳铵液在此汇分解分离器顶部的气体与中压碳铵液泵送来的碳铵液在此汇合进行吸收冷凝的冷凝热供给底部尿液通过尿素溶液泵送合进行吸收冷凝的冷凝热供给底部尿液通过尿素溶液泵送往一段、二段蒸发系统往一段、二段蒸发系统 NH3气提法流程示意图《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料NH3气提法过程描述(6)《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料④④ 水解和解吸水解和解吸 来来自自真真空空系系统统的的含含有有NH3(约约5～～10％％)和和CO2 (约约3～～5％％)的的水水溶溶液液，，还还含含有有一一定定的的尿尿素素(约约1％％)不不仅仅要要回回收收其其中中的的NH3和和CO2，，其其中中的的尿尿素素也也不不能能直直接接排排放放，，需需要要水水解解成成NH3和和CO2而回收，这就是水解系统的作用而回收，这就是水解系统的作用 用用工工艺艺冷冷凝凝液液泵泵经经解解吸吸塔塔废废水水换换热热器器E-18预预热热后后送送往往解解吸吸塔塔C-2，，此此塔塔的的操操作作压压力力为为0.45MPa(绝绝)。

工工艺艺冷冷凝凝液液在在上上塔塔初初步步汽汽提提后后，，用用水水解解器器给给料料泵泵，，经经水水解解器器预预热热器器E-19，，被被水水解解器器出出来来的的溶溶液液预预热热后后，，送送到到水水解解器器R-2在在水水解解器器用用2.3 MPa(绝绝)的的蒸蒸汽汽，，使使尿尿素素全全部部水水解解成成氨氨和和CO2由由水水解解器器出出来来的的气气体体减减压压后后进进入入解解吸吸塔塔上上部部，，与与解解吸吸塔塔出出气气汇汇合合，，进进人人解吸塔顶冷凝器解吸塔顶冷凝器E-17冷凝水解系统流程示意图《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料2.1.1.4 尿素的结晶与造粒《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料(1) 结晶尿素的生产结晶尿素的生产 尿素溶液必须蒸发浓缩至尿素溶液必须蒸发浓缩至80～～85％，再送入结晶器冷却％，再送入结晶器冷却到到50～～65℃结晶析出尿素对结晶而言，尿液浓度越高越好，结晶析出尿素对结晶而言，尿液浓度越高越好，温度越低越好但为避免因粘度过高影响流动，避免晶粒过温度越低越好但为避免因粘度过高影响流动，避免晶粒过细影响过滤，结晶温度通常控制在细影响过滤，结晶温度通常控制在60～～65℃ ，且缓慢搅拌，，且缓慢搅拌，使成大晶粒。

使成大晶粒 另一方法是将蒸发和结晶过程同时在真空结晶器中进行另一方法是将蒸发和结晶过程同时在真空结晶器中进行操作温度操作温度60℃、压力、压力90kPa时尿液平衡浓度为时尿液平衡浓度为72%结晶产生水蒸气抽到真空冷凝器中冷凝生水蒸气抽到真空冷凝器中冷凝 结晶后的尿素经分离干燥就可得成品结晶尿素结晶后的尿素经分离干燥就可得成品结晶尿素(2) 粒状尿素的生产《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 粒状尿素不易吸湿和结块，便于包装运粒状尿素不易吸湿和结块，便于包装运输和贮藏，施用方便所以目前尿素生产一输和贮藏，施用方便所以目前尿素生产一般都用造粒塔造粒造粒塔生产能力大、操般都用造粒塔造粒造粒塔生产能力大、操作简单、生产费用低，只是一次投资大作简单、生产费用低，只是一次投资大 入塔尿液要求是浓度＞入塔尿液要求是浓度＞99.5%、温度约、温度约140℃的熔融尿素，经旋转喷头均匀喷入塔的熔融尿素，经旋转喷头均匀喷入塔内，自上而下与下部向上的冷气流换热冷却内，自上而下与下部向上的冷气流换热冷却固化成粒喷头喷出的线状流体，在冷空气固化成粒。

喷头喷出的线状流体，在冷空气和表面张力的作用下，逐渐收缩，最后在下和表面张力的作用下，逐渐收缩，最后在下部形成球状颗粒，直径约部形成球状颗粒，直径约1～～2mm，温度约，温度约60～～70℃，经皮带输送至包装车间经皮带输送至包装车间 影响造粒的主要因素有：流量、熔融液影响造粒的主要因素有：流量、熔融液浓度和温度、空气温度和流量等浓度和温度、空气温度和流量等2.1.2 硝酸铵《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料2.1.2.1 硝酸铵的主要性质和用途硝酸铵的主要性质和用途(1) 硝酸铵的物理性质硝酸铵的物理性质 硝酸铵硝酸铵 (Ammonium Nitrate) ，简称，简称“硝铵硝铵” ，分子式，分子式NH4NO3，分子量，分子量80.04，氮含，氮含量量35%硝铵易溶于硝铵易溶于水，饱和蒸汽压如右水，饱和蒸汽压如右表所示硝酸铵的物理性质晶晶 型型温度范围温度范围/℃密度密度/g.cm-3晶格体积晶格体积/(10-10m)3Ⅰ 立方立方169.6~125.285.2Ⅱ 正方正方125.2~84.21.69163.7Ⅲ 菱形菱形84.2~32.31.66313.7Ⅳ 菱形、八面晶体菱形、八面晶体32.3~ -171.726155.4Ⅴ 正方正方-17~ -501.725633.8 固态硝铵有固态硝铵有5种晶形，缓慢冷却时，晶形从种晶形，缓慢冷却时，晶形从Ⅰ~Ⅴ 连续变化。

连续变化若从若从125℃迅速冷却到迅速冷却到32.2℃, 则可从晶型则可从晶型Ⅱ直接转化成晶型直接转化成晶型Ⅳ温度低于温度低于32.2℃的菱形晶型和正方晶型最稳定的菱形晶型和正方晶型最稳定《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料(2) 硝铵的主要用途硝铵的主要用途 ● 硝铵是重要的氮肥，特别适用于硝铵是重要的氮肥，特别适用于温度低温度低的旱田还是制造的旱田还是制造复合肥料的原料复合肥料的原料 ● 硝铵是硝铵是炸药炸药的主要原料的主要原料 ● 硝铵还是制硝铵还是制麻醉剂麻醉剂(N2O，笑气，笑气)的原料(3) 硝酸铵的化学性质《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 在受潮和晶型转变时，硝铵有结块现象，给生产和应用在受潮和晶型转变时，硝铵有结块现象，给生产和应用带来不便硝铵在常温下稳定，受热分解，带来不便硝铵在常温下稳定，受热分解，110℃时按下式时按下式分解，但速度缓慢，温度＞分解，但速度缓慢，温度＞150℃后才明显分解后才明显分解 ：： 温度再高至温度再高至200~270℃，分解生成氧化亚氮，分解生成氧化亚氮(笑气笑气)和水：和水： 当迅速加热到当迅速加热到300℃，发生剧烈分解并有微弱火花：，发生剧烈分解并有微弱火花： 当温度高于当温度高于400℃反应极迅猛并可发生爆炸：反应极迅猛并可发生爆炸： 另外，另外，H+、、Cl-、铬、钴、铜对上述分解有催化作用。

铬、钴、铜对上述分解有催化作用 2.1.2.2 硝酸铵的生产方法《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料(1) 中和法中和法 氨与硝酸的中和反应一向是工业生产硝铵的主要方法氨与硝酸的中和反应一向是工业生产硝铵的主要方法 这是一个快速的放热反应，放热量与硝酸浓度和反应温这是一个快速的放热反应，放热量与硝酸浓度和反应温度有关热效应与浓度关系如图：度有关热效应与浓度关系如图： 工业中经常使用工业中经常使用45~65%的硝酸充的硝酸充分分利用中和反应热利用中和反应热制取高浓度硝酸铵溶制取高浓度硝酸铵溶液是生产过程的关键安排合理，基本液是生产过程的关键安排合理，基本可以不补充热量，甚至可以利用反应热可以不补充热量，甚至可以利用反应热提高蒸发浓缩的热量提高蒸发浓缩的热量 操作压力在操作压力在0.15MPa以下为常压中和，以下为常压中和， 0.15MPa以上为加压中和以上为加压中和 HNO3/%中中和和热热83.6587.9540%58%kJ/mol① 中和过程《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 中和过程有常压中和中和过程有常压中和(0.15MPa)和加压中和和加压中和(0.5MPa)。

常压中和过程温度低，对设备腐蚀性小，但能耗高；加压中常压中和过程温度低，对设备腐蚀性小，但能耗高；加压中和的优点是可采用浓硝酸并利用中和过程产生的蒸汽，故热和的优点是可采用浓硝酸并利用中和过程产生的蒸汽，故热利用率高，所得硝铵的浓度较高利用率高，所得硝铵的浓度较高 氨与硝酸的气相反应不完全，应尽量在液相中进行所氨与硝酸的气相反应不完全，应尽量在液相中进行所以气氨应先进入中和器的循环溶液中以气氨应先进入中和器的循环溶液中 影响氮损失的因素：影响氮损失的因素： a. 温度过高；温度过高；b. 硝酸浓度高，蒸出水分多，夹带的氨多；硝酸浓度高，蒸出水分多，夹带的氨多； c. 氨纯度低，排放惰性气体损失氮多；氨纯度低，排放惰性气体损失氮多；d. 碱性条件比酸性条碱性条件比酸性条件损失大，实际生产硝酸略多，游离硝酸控制为件损失大，实际生产硝酸略多，游离硝酸控制为0~0.1g/l；；e. 中和器的设计造成气液接触不良或有局部氨积累都会加剧氮中和器的设计造成气液接触不良或有局部氨积累都会加剧氮损失② 蒸发过程《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 中和后硝酸铵溶液较稀，需进行蒸发浓缩。

中和后硝酸铵溶液较稀，需进行蒸发浓缩 蒸发一般采用两段蒸发，第一段用立式液膜式蒸发器蒸发一般采用两段蒸发，第一段用立式液膜式蒸发器物料停留时间很短，硝铵不易热分解采用的真空度常为物料停留时间很短，硝铵不易热分解采用的真空度常为66.7~73.3kPa. 经一段蒸发后，硝铵溶液粘度增大，第二段用卧式蒸发经一段蒸发后，硝铵溶液粘度增大，第二段用卧式蒸发器操作真空度为器操作真空度为80kPa左右2) 转化法转化法 指利用复合肥料生产中的副产物硝酸钙与指利用复合肥料生产中的副产物硝酸钙与CO2、、NH3反反应或者与碳酸铵反应生成硝铵应或者与碳酸铵反应生成硝铵转化法《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 过滤后再进行蒸发等操作可得硝酸铵产品过滤后再进行蒸发等操作可得硝酸铵产品 硝酸钙溶液中常含有硝酸镁，因此碳酸铵要过量过硝酸钙溶液中常含有硝酸镁，因此碳酸铵要过量过量太多会生成二元盐量太多会生成二元盐MgCO3•(NH4)2CO3•4H2O沉淀，同时沉淀，同时损失氮 转化温度一般为转化温度一般为45~55℃，反应通常在，反应通常在30分钟内完成。

分钟内完成转化过程通常分两段，第一段主要按原料中硝酸钙完全反转化过程通常分两段，第一段主要按原料中硝酸钙完全反应加入碳酸铵和硝酸钙，第二段则添加碳酸铵对反应过程应加入碳酸铵和硝酸钙，第二段则添加碳酸铵对反应过程进行调整进行调整 碳酸铵的总量使反应后，悬浮液中过剩碳酸铵保持为碳酸铵的总量使反应后，悬浮液中过剩碳酸铵保持为8~12g/l 2.1.2.3 硝酸铵生产的典型工艺流程《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料常压中和流程常压中和流程 右图为典型常压右图为典型常压中和流程直接利中和流程直接利用合成氨氨冷器蒸用合成氨氨冷器蒸发的发的0.15~0.25MPa气氨中和采用硝气氨中和采用硝酸浓度酸浓度45~49%并预并预热到热到60℃中和时，中和时，出口硝铵浓度为出口硝铵浓度为62~65%中和反应中和反应区温度为区温度为120℃，可，可利用这反应热使溶利用这反应热使溶液浓缩到液浓缩到82~85%2.2 磷酸和磷肥 Phosphoric acid and phosphate fertilizer《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 磷元素序数磷元素序数15，原子量，原子量30.974，电子轨道，电子轨道2-8-5。

1669年年德国汉堡的勃兰特德国汉堡的勃兰特(Brandt)发现元素磷，发现元素磷，1694年年Boyle把磷的把磷的氧化物溶解于水制成磷酸氧化物溶解于水制成磷酸19世纪上中叶人们开始认识了磷世纪上中叶人们开始认识了磷对植物生长的促进作用，并进行生产和在农业上使用磷肥对植物生长的促进作用，并进行生产和在农业上使用磷肥 磷矿是生产磷酸、磷肥、磷化物、磷酸盐的起始原料磷矿是生产磷酸、磷肥、磷化物、磷酸盐的起始原料目前世界的黄磷生产能力已达到目前世界的黄磷生产能力已达到1700kt/a，我国磷工业起步，我国磷工业起步于于20世纪世纪40年代，现已达到年代，现已达到300kt/a，据世界第三据世界第三 磷有多种同素异构体工业上最重要的是磷有多种同素异构体工业上最重要的是α白磷，为无白磷，为无色或白色的蜡状固体，加热到色或白色的蜡状固体，加热到44.1℃熔化为无色液体；工业熔化为无色液体；工业上因存在杂质和少量被转化为赤磷而呈黄色，即黄磷；将上因存在杂质和少量被转化为赤磷而呈黄色，即黄磷；将α白磷冷却到白磷冷却到-76.9℃，得到六面体晶形，得到六面体晶形β白磷，密度为白磷，密度为1.88；；白磷加热到白磷加热到260℃以上，转变为非晶体赤磷。

以上，转变为非晶体赤磷 磷酸盐是磷在土壤中存在的主要形式磷酸盐是磷在土壤中存在的主要形式 2.2.1 磷酸《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料(1) 主要化学反应主要化学反应 一步完成的过程：一步完成的过程： 两步完成的过程：两步完成的过程： 从磷矿石中生产磷酸的方法主要有湿法磷酸，即用强无从磷矿石中生产磷酸的方法主要有湿法磷酸，即用强无机酸分解磷矿，常用酸有硫酸、硝酸、盐酸、氟硅酸等机酸分解磷矿，常用酸有硫酸、硝酸、盐酸、氟硅酸等 中间产物中间产物磷酸一钙磷酸一钙对磷酸离解有缓冲作用，故第一步为对磷酸离解有缓冲作用，故第一步为慢反应；硫酸的存在生产硫酸钙，促进反应进行慢反应；硫酸的存在生产硫酸钙，促进反应进行(2) 主要副反应《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 生产的生产的HF和磷矿中的和磷矿中的SiO2作用：作用： 少量的氟硅酸进一步分解为：少量的氟硅酸进一步分解为： 当有当有SiO2存在时，氟硅酸也可以按下式分解：存在时，氟硅酸也可以按下式分解： 因此，酸分解反应气相中主要为因此，酸分解反应气相中主要为SiF4，用水吸收时生成，用水吸收时生成氟硅酸水溶液和硅胶。

另外，矿石中其它成分也和酸反应：氟硅酸水溶液和硅胶另外，矿石中其它成分也和酸反应： 副反应不仅损失磷，而且沉淀会包裹在矿石表面，阻止副反应不仅损失磷，而且沉淀会包裹在矿石表面，阻止酸分解反应的进一步进行，产生酸分解反应的进一步进行，产生“钝化现象钝化现象”(3) 硫酸钙的结晶过程《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 磷矿的分解与结晶同时进行磷矿的分解与结晶同时进行硫酸钙的结晶有三种水合物：二硫酸钙的结晶有三种水合物：二水物水物(CaSO4•2H2O) 、半水物、半水物(CaSO4•0.5H2O)及无水物及无水物(CaSO4 )，在磷酸溶液中三种水合，在磷酸溶液中三种水合物相图如右物相图如右 随着温度升高和磷酸浓度增随着温度升高和磷酸浓度增加加(Ⅰ → Ⅱ →Ⅲ)，无水物从介稳，无水物从介稳趋于稳定，半水物从不稳定趋于趋于稳定，半水物从不稳定趋于介稳，二水物则从稳定趋于不稳介稳，二水物则从稳定趋于不稳当采用二水物流程时，当采用二水物流程时，工艺条件工艺条件必须选在区域必须选在区域Ⅱ内内；当采用半水；当采用半水物流程时，工艺条件则应选在区物流程时，工艺条件则应选在区域域Ⅲ内。

内二水物和半水物的平衡《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 半水物吸水转化为二水物半水物吸水转化为二水物是是“溶解－再结晶溶解－再结晶”过程二水物和半水物介稳平衡温度浓水物和半水物介稳平衡温度浓度图如右图硫酸含量增加时，度图如右图硫酸含量增加时，介稳平衡曲线向磷酸浓度降低介稳平衡曲线向磷酸浓度降低方向移动方向移动 结晶晶粒大小对过滤影响结晶晶粒大小对过滤影响很大结晶过程既有新晶核生很大结晶过程既有新晶核生成又有晶核碰撞成碎片成为细成又有晶核碰撞成碎片成为细小晶核的过程整个过程中应小晶核的过程整个过程中应控制晶核生成速度，开始时晶控制晶核生成速度，开始时晶核不能太多太细，否则容易形核不能太多太细，否则容易形成小晶粒不易过滤成小晶粒不易过滤半水物区半水物区二水物区二水物区(4) 酸分解磷矿动力学《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 磷酸分解磷矿属于固磷酸分解磷矿属于固-液液-气多相反应，反应是在磷矿颗气多相反应，反应是在磷矿颗粒表面进行的反应物必须先扩散通过颗粒表面的不流动界粒表面进行的反应物必须先扩散通过颗粒表面的不流动界面才能与颗粒接触反应。

当扩散速度与反应速度相当时，反面才能与颗粒接触反应当扩散速度与反应速度相当时，反应速度可写为：应速度可写为： 式中，式中，K’——速率常数；速率常数；A——反应表面积；反应表面积；c——反应反应物的浓度；物的浓度；m——矿物质量；矿物质量；t——时间反应的实际面积难时间反应的实际面积难于测定，所以通常用分解分率表示：于测定，所以通常用分解分率表示： 式中，式中，r——矿粒半径；矿粒半径；r0——矿粒初始半径矿粒初始半径酸分解磷矿动力学方程《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 将将A和和m代入速度方程中：代入速度方程中： 从从r0到到r，时间从，时间从0到到t积分，可得：积分，可得：(5) 湿法磷酸的工艺流程《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 湿法磷酸有湿法磷酸有二水物流程二水物流程和和半水半水-二水再结晶流程二水再结晶流程，其中二，其中二水物流程如下图所示：水物流程如下图所示：酸分解反应热效应《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 磷矿酸分解反应磷矿酸分解反应为为放热过程放热过程，其中硫，其中硫酸稀释热量占酸稀释热量占70％。

％不同浓度硫酸在不同不同浓度硫酸在不同浓度磷酸中的稀释热浓度磷酸中的稀释热不同，见右图不同，见右图 为了维持反应在为了维持反应在一定温度下进行，必一定温度下进行，必须移出部分热量常须移出部分热量常用用鼓风冷却鼓风冷却和和真空闪真空闪蒸冷却蒸冷却湿法磷酸的二水物流程描述《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 上述流程为上述流程为连续生产连续生产装置，粉碎的磷矿和硫酸、磷酸按装置，粉碎的磷矿和硫酸、磷酸按照比例和流量不断加入反应照比例和流量不断加入反应(萃取萃取)槽反应槽内料浆是按搅槽反应槽内料浆是按搅拌方向循环流动的大量返回浆流对分解过程起稳定作用，拌方向循环流动的大量返回浆流对分解过程起稳定作用，可防止结晶生成过多晶核和抑制结晶速度可防止结晶生成过多晶核和抑制结晶速度 反应后含氟废气送入气体洗涤器洗涤，洗涤后放空磷反应后含氟废气送入气体洗涤器洗涤，洗涤后放空磷酸料浆泵送到盘式过滤机过滤、洗涤酸料浆泵送到盘式过滤机过滤、洗涤 硫酸浓度是影响结晶的重要因素浓度过大可能形成硫硫酸浓度是影响结晶的重要因素浓度过大可能形成硫酸钙针状结晶缔合物。

酸钙针状结晶缔合物 磷酸浓度和反应温度是二水物流程的决定条件磷酸浓度和反应温度是二水物流程的决定条件 二水物生产二水物生产的磷酸浓度一般为的磷酸浓度一般为30%~32%P2O5，需要浓，需要浓缩到缩到40%~54%才能用以制重过磷酸钙蒸发磷酸过程要特才能用以制重过磷酸钙蒸发磷酸过程要特别注意腐蚀其它条件参考化工原理蒸发过程别注意腐蚀其它条件参考化工原理蒸发过程 (6) 热法磷酸《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 磷元素通过磷元素通过氧化氧化、、水化水化制得磷酸的方法称热法磷酸制得磷酸的方法称热法磷酸 1) 高炉一步法：在高炉中将磷升华、除尘后进入燃烧室高炉一步法：在高炉中将磷升华、除尘后进入燃烧室氧化成氧化成磷酸酐磷酸酐，然后用稀磷酸水化吸收得，然后用稀磷酸水化吸收得正磷酸正磷酸 燃烧反应要放出大量的热，生产上是用大量稀酸吸收并燃烧反应要放出大量的热，生产上是用大量稀酸吸收并冷却的，反应热的利用受到磷酸强烈腐蚀性的限制冷却的，反应热的利用受到磷酸强烈腐蚀性的限制 2) 电炉两步法：用电炉从磷矿中电炉两步法：用电炉从磷矿中还原还原磷并将其磷并将其升华升华再再冷冷却却成液态磷，然后燃烧、水化、除雾制成磷酸。

成液态磷，然后燃烧、水化、除雾制成磷酸 3) 窑法磷酸：以油为燃料在旋转炉中用磷矿石、焦炭和窑法磷酸：以油为燃料在旋转炉中用磷矿石、焦炭和硅石的混合物生产磷酸的方法硅石的混合物生产磷酸的方法2.2.2 酸法磷肥《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 磷磷(肥肥)素素和和氮氮(肥肥)素素一样，都是通过一样，都是通过溶液溶液形式进入到作物形式进入到作物根系或叶面被吸收天然磷矿难溶于水，所以磷肥生产的主根系或叶面被吸收天然磷矿难溶于水，所以磷肥生产的主要目的是将不溶性磷矿转化为可溶形式磷肥，近年来世界磷要目的是将不溶性磷矿转化为可溶形式磷肥，近年来世界磷肥品种构成如下表肥品种构成如下表磷肥品种磷肥品种构成，％构成，％普通过磷酸钙普通过磷酸钙重过磷酸钙重过磷酸钙磷酸一铵磷酸一铵/磷酸二铵磷酸二铵磷酸一铵复合肥磷酸一铵复合肥其它其它17.112.930.635.53.9 水溶性磷肥进入土壤后很快溶解进入土壤溶液，并随水水溶性磷肥进入土壤后很快溶解进入土壤溶液，并随水分进入作物体内磷肥在土壤中的移动距离很小，故以拌种分进入作物体内磷肥在土壤中的移动距离很小，故以拌种施肥为主。

施肥为主(1) 普通过磷酸钙的生产《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 直接硫酸直接硫酸(H2SO4)分解磷矿矿粉制成的肥料，为疏松、分解磷矿矿粉制成的肥料，为疏松、灰色的颗粒有效成分为灰色的颗粒有效成分为水合磷酸二氢钙水合磷酸二氢钙[Ca(H2PO4)2.H2O]和少量磷酸，其中未分解的磷矿、含硅矿物、硫酸钙等不溶和少量磷酸，其中未分解的磷矿、含硅矿物、硫酸钙等不溶成分占成分占65％～％～72％，属于世界上最早的化肥品种％，属于世界上最早的化肥品种 其优点是生产过程简单、设备投资低、操作费用少，适其优点是生产过程简单、设备投资低、操作费用少，适用于所有土壤；缺点是有效成分太低生产流程如下：用于所有土壤；缺点是有效成分太低生产流程如下：主要化学反应《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 第一阶段：该阶段反应很快，生成的硫酸钙很快变稠第一阶段：该阶段反应很快，生成的硫酸钙很快变稠并固化正常生产所得产品疏松多孔疏松结构主要是由并固化正常生产所得产品疏松多孔疏松结构主要是由半半水物水物晶体形成的，所以要有足够的时间来稳定半水物结构。

晶体形成的，所以要有足够的时间来稳定半水物结构第一阶段转化率很快就＞第一阶段转化率很快就＞70% 第二阶段：第二阶段反应很慢，需要第二阶段：第二阶段反应很慢，需要数天数天或或数周数周后转化后转化率才能达到率才能达到95%左右原因是左右原因是①①硫酸钙薄膜的形成使磷酸与硫酸钙薄膜的形成使磷酸与矿粉接触难；矿粉接触难；②②H＋＋离子浓度降低，反应推动力下降；离子浓度降低，反应推动力下降；③③细矿细矿反应后，粗矿与酸的接触表面减少生成的磷酸二氢钙开始反应后，粗矿与酸的接触表面减少生成的磷酸二氢钙开始是溶解于液相的，温度较低就会结晶出来所以物料从化成是溶解于液相的，温度较低就会结晶出来所以物料从化成室卸出后，要定期翻堆使其冷却，加速分解过程室卸出后，要定期翻堆使其冷却，加速分解过程(2) 重过磷酸钙的生产及工艺流程《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 是用磷酸是用磷酸(H3PO4)分解磷矿矿粉制成的高浓度磷肥，有效分解磷矿矿粉制成的高浓度磷肥，有效磷含量达到磷含量达到42～～48％％P2O5，是普通过磷酸钙的两倍，故称重，是普通过磷酸钙的两倍，故称重过磷酸钙，其主要成分为无水磷酸二氢钙过磷酸钙，其主要成分为无水磷酸二氢钙[Ca(H2PO4)2]。

生生产流程和过磷酸钙类似，只是将加入的硫酸改变为磷酸产流程和过磷酸钙类似，只是将加入的硫酸改变为磷酸 重过磷酸钙生产的反应相当于湿法普钙生产的第二阶段重过磷酸钙生产的反应相当于湿法普钙生产的第二阶段反应但磷酸用量的计算方法是以磷酸中氢离子浓度为基础反应但磷酸用量的计算方法是以磷酸中氢离子浓度为基础按下列方程式计算的：按下列方程式计算的： 实际用量约为上式计算的理论用量的实际用量约为上式计算的理论用量的105%2.2.3 热法磷肥《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 热法磷肥是利用热法磷肥是利用热能热能处理处理磷矿磷矿而制成的肥料最早的热而制成的肥料最早的热法磷肥是法磷肥是钢渣磷肥钢渣磷肥，是，是高磷生铁高磷生铁炼钢的副产品后来的热法炼钢的副产品后来的热法磷肥主要有钙钠磷肥磷肥主要有钙钠磷肥(德国德国)、钙镁磷肥、钙镁磷肥(中国、巴西中国、巴西)、烧结脱、烧结脱氟磷肥氟磷肥(美国、苏联美国、苏联) 氟磷灰石非常稳定，加热到氟磷灰石非常稳定，加热到1000℃时氟磷灰石的结晶长时氟磷灰石的结晶长大；大；1700℃时氟磷灰石开始熔融但不分解。

热法加工磷矿制时氟磷灰石开始熔融但不分解热法加工磷矿制造磷肥的目的是把造磷肥的目的是把不溶性的磷酸盐不溶性的磷酸盐变为变为可溶性的磷酸盐可溶性的磷酸盐，其，其手段是把氟磷灰石中的氟全部或大部除去或转化为其它形式，手段是把氟磷灰石中的氟全部或大部除去或转化为其它形式，破坏氟磷灰石的结构如钙钠磷肥是把氟转化为破坏氟磷灰石的结构如钙钠磷肥是把氟转化为NaF；钙镁；钙镁磷肥中，磷矿与硅酸镁矿共熔，熔体骤冷形成玻璃质，氟被磷肥中，磷矿与硅酸镁矿共熔，熔体骤冷形成玻璃质，氟被固定在玻璃体中固定在玻璃体中 热法磷肥分为熔融和烧结两类，不溶于水，溶于弱酸，热法磷肥分为熔融和烧结两类，不溶于水，溶于弱酸，含有大量的钙、镁、钠，适于酸性土壤含有大量的钙、镁、钠，适于酸性土壤(1) 钙镁磷肥《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 以以磷矿石磷矿石为原料，含为原料，含镁硅酸盐镁硅酸盐为熔剂，为熔剂，焦炭焦炭为燃料，在为燃料，在1300～～1500℃的高温下熔融后，于水中骤冷，生成一种小于的高温下熔融后，于水中骤冷，生成一种小于2mm的含的含MgO、、CaO、、SiO2和和P2O5的玻璃体肥料。

生产方法的玻璃体肥料生产方法有电炉法、平炉法和高炉法等有电炉法、平炉法和高炉法等2) 钢渣磷肥钢渣磷肥 用含磷生铁炼钢时的废渣加工制成肥料化学反应：用含磷生铁炼钢时的废渣加工制成肥料化学反应： 磷酸四钙可与二氧化硅生成磷酸四钙可与二氧化硅生成5CaO•P2O5•SiO2，这是钢渣，这是钢渣磷肥的主要成份磷肥的主要成份(3) 脱氟磷肥《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 在高温下用水蒸气脱除氟磷灰石中的氟：在高温下用水蒸气脱除氟磷灰石中的氟： 脱氟磷肥生产方法主要有烧结法和熔融法烧结法是将脱氟磷肥生产方法主要有烧结法和熔融法烧结法是将磷矿的配料在烧结状态下进行的脱氟反应过程熔融法是利磷矿的配料在烧结状态下进行的脱氟反应过程熔融法是利用天然磷矿本身熔融温度比较低的特点，不加其它物质，在用天然磷矿本身熔融温度比较低的特点，不加其它物质，在高温下使其熔融并与水蒸气反应脱氟的方法高温下使其熔融并与水蒸气反应脱氟的方法 存在少量二氧化硅时，有下述反应：存在少量二氧化硅时，有下述反应：2.3 钾肥 (Potassium fertilizer)《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 钾钾(K，元素序数，元素序数19，分子量，分子量30.098，电子轨道，电子轨道2-8-8-1)是十分是十分活泼的金属，因而钾化合物品种繁多。

钾在地壳中的含量占第七活泼的金属，因而钾化合物品种繁多钾在地壳中的含量占第七位，但在矿石、土壤、海洋、江河中的含量都很低，具有经济价位，但在矿石、土壤、海洋、江河中的含量都很低，具有经济价值的主要是值的主要是含钾盐矿含钾盐矿和和含钾卤水含钾卤水一般以这些为原料制取一般以这些为原料制取氯化钾氯化钾或或硫酸钾硫酸钾，再以氯化钾为原料制备其它钾化合物再以氯化钾为原料制备其它钾化合物 盐湖卤水盐湖卤水是尚在继续蒸发成矿的钾资源世界上有三处盐湖是尚在继续蒸发成矿的钾资源世界上有三处盐湖已在开发利用，即美国犹他州的大盐湖、中东的死海、和中国青已在开发利用，即美国犹他州的大盐湖、中东的死海、和中国青海的察尔汉盐湖由于卤水海的察尔汉盐湖由于卤水K含量不高，一般采用自然蒸发，然后含量不高，一般采用自然蒸发，然后收集结晶再进行加工收集结晶再进行加工 古代人用水浸取草木灰制备碳酸钾，并以它为原料生产其它古代人用水浸取草木灰制备碳酸钾，并以它为原料生产其它钾化合物几个世纪前，中国人从土壤钾化合物几个世纪前，中国人从土壤(河水浸过的碱土河水浸过的碱土)中浸取出中浸取出硝酸钾，称为硝酸钾，称为“土硝土硝”，用于制备黑火药。

用于制备黑火药 钾化合物的钾化合物的95％作为肥料，其品种比较简单氯化钾占绝大％作为肥料，其品种比较简单氯化钾占绝大多数，约多数，约95％，其次有硫酸钾，极少有硝酸钾和窑灰钾肥等％，其次有硫酸钾，极少有硝酸钾和窑灰钾肥等2.3.1 氯化钾的生产 氯化钾氯化钾(potassium chloride, muriate of potash, MOP)是是最主要的钾化合物世界上的氯化钾资源丰富，加工方法简最主要的钾化合物世界上的氯化钾资源丰富，加工方法简便，通常在便，通常在钾盐矿区钾盐矿区进行其主要资源是进行其主要资源是钾石盐钾石盐(sylrite)，从，从钾石盐矿石提取氯化钾的方法，有浮选法和溶解结晶法两大钾石盐矿石提取氯化钾的方法，有浮选法和溶解结晶法两大类《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 KCl为无色晶体，水中结晶为无色晶体，水中结晶物为乳白色，性质如右表物为乳白色，性质如右表 KCl易溶于水，溶解度随温易溶于水，溶解度随温度的变化关系如下：度的变化关系如下： t —— 温度，温度，℃；； c —— 溶解度，溶解度，g/kg.H2O。

(1) 用钾石盐生产氯化钾 钾盐矿主要含钾盐矿主要含Na＋＋、、K＋＋、、Ca2＋＋、、Mg2＋＋、、Cl－－等离子，它们等离子，它们与水构成水盐体系根据与水构成水盐体系根据NaCl和和KCl在水中的溶解度随温度变化在水中的溶解度随温度变化而不同的原理，可将两者分离，而不同的原理，可将两者分离，制取制取KCl a、、d为为20℃和和100℃下饱和下饱和溶液矿组成矿组成位于位于b点，用点，用20℃的的饱和母液饱和母液a，加热浸取，加热浸取b，使其，使其浓度达到浓度达到100℃，析出，析出NaCl晶体，晶体，并得到并得到饱和溶液饱和溶液d，再适量，再适量加水加水使其到使其到a－－KCl连线上的某一点连线上的某一点e，然后冷却溶液可得，然后冷却溶液可得KCl晶体和晶体和20℃饱和液饱和液a《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料钾石盐生产氯化钾的工艺流程《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 在高温在高温(105℃)下溶解钾石盐矿石，因溶浸所用母液对下溶解钾石盐矿石，因溶浸所用母液对NaCl是饱和的，只有是饱和的，只有KCl溶解进入溶浸液，溶解进入溶浸液，NaCl则留在残渣则留在残渣中。

溶浸液冷却时，中溶浸液冷却时，KCl析出结晶与母液分离，母液则加热返析出结晶与母液分离，母液则加热返回溶浸工序溶解矿石整个流程回溶浸工序溶解矿石整个流程(见图见图)分为四个过程：分为四个过程： ①① 钾石盐矿石溶浸钾石盐矿石溶浸 矿石粉碎至矿石粉碎至5～～10mm，溶浸温度，溶浸温度105℃，直接蒸汽加热溶浸液在沉降槽保温沉降，槽底约含，直接蒸汽加热溶浸液在沉降槽保温沉降，槽底约含50％固体的稠液经真空转鼓过滤机分离洗涤％固体的稠液经真空转鼓过滤机分离洗涤 ②② 冷却和结晶冷却和结晶 降低溶浸液温度析出降低溶浸液温度析出KCl结晶，是热溶结结晶，是热溶结晶法很重要的过程为了回收热能，采用多级晶法很重要的过程为了回收热能，采用多级(3~7)结晶 ③③ 干燥干燥 经离心分离的经离心分离的KCl晶体，需要干燥才能符合标准晶体，需要干燥才能符合标准烘干设备有转筒干燥机、流化床干燥机和气流干燥机等烘干设备有转筒干燥机、流化床干燥机和气流干燥机等 ④④ 挤压造粒挤压造粒 农用氮磷钾肥料都需制成农用氮磷钾肥料都需制成1～～4mm的颗粒，的颗粒，以便参合使用。

挤压造粒后的以便参合使用挤压造粒后的KCl长期堆放不会结块，一般采长期堆放不会结块，一般采用双辊机械压成片状，再经破碎、筛分而成用双辊机械压成片状，再经破碎、筛分而成钾石盐生产氯化钾的工艺流程《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 溶解结晶法从钾石盐制取溶解结晶法从钾石盐制取KCl流程示意图流程示意图(2) 用光卤石生产氯化钾《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 光卤石光卤石(carnallite, KCl• •MgCl2• •6H2O)为无色透明或乳白为无色透明或乳白色，天然光卤石主要为色，天然光卤石主要为伴生石盐伴生石盐，因附着，因附着赤铁矿赤铁矿而呈红色，而呈红色，味辣苦在加工氯化物型卤水时，卤水在盐田经日晒浓缩后味辣苦在加工氯化物型卤水时，卤水在盐田经日晒浓缩后析出光卤石，称析出光卤石，称盐田光卤石盐田光卤石用盐田光卤石生产用盐田光卤石生产KCl，其产，其产品质量和价格可与钾石盐相比品质量和价格可与钾石盐相比 光卤石提取光卤石提取KCl的流程较多，其中的流程较多，其中(完完)全溶全溶(解解)法是将光法是将光卤石全部加热溶解于水，再将溶液冷却结晶析出卤石全部加热溶解于水，再将溶液冷却结晶析出KCl。

在在105℃下溶解大量光卤石下溶解大量光卤石(KCl• •MgCl2)至饱和状态，再至饱和状态，再将溶液冷却到将溶液冷却到25℃，使，使KCl结晶析出母液一部分补充水后结晶析出母液一部分补充水后再用于溶解光卤石，如此循环另一部分母液经蒸发浓缩回再用于溶解光卤石，如此循环另一部分母液经蒸发浓缩回收其中的光卤石，并利用镁盐与钾盐溶解性质差来除去镁盐，收其中的光卤石，并利用镁盐与钾盐溶解性质差来除去镁盐，使其不致在体系内累积过多使其不致在体系内累积过多2.3.2 硫酸钾的生产《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 硫酸钾硫酸钾(potassium sulphate, K2SO4, 分子量分子量174.27)为无为无色晶体，吸湿性极小，不易结块一般性质如下表：色晶体，吸湿性极小，不易结块一般性质如下表： 硫酸钾不溶于一般的有机溶硫酸钾不溶于一般的有机溶剂，在水中溶解，饱和溶液的沸剂，在水中溶解，饱和溶液的沸点为点为101.4℃，溶解度随温度的关，溶解度随温度的关系如右表系如右表KCl等盐类对硫酸钾等盐类对硫酸钾有显著的盐析作用有显著的盐析作用。

复分解法生产硫酸钾《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 目前，世界上硫酸钾产量约为目前，世界上硫酸钾产量约为3Mt/a，其中一半由，其中一半由氯化氯化钾钾和和硫酸硫酸反应制得，其余由反应制得，其余由钾盐矿石钾盐矿石和和盐湖卤水盐湖卤水为原料与为原料与KCl进行转化反应制得进行转化反应制得 无水钾镁矾无水钾镁矾(langbeinite, K2SO4.2MgSO4)常伴生在钾石常伴生在钾石盐矿中，无水钾镁矾经富集后可制取硫酸钾反应如下：盐矿中，无水钾镁矾经富集后可制取硫酸钾反应如下： 将富集的无水钾镁矾和氯将富集的无水钾镁矾和氯化钾及水在连续搅拌反应器中，化钾及水在连续搅拌反应器中，加热至加热至50～～55℃，进行复分解，进行复分解反应约反应约6h，过滤后滤饼经干燥，过滤后滤饼经干燥得到硫酸钾，氯化镁母液可丢得到硫酸钾，氯化镁母液可丢弃或回收流程如右图弃或回收流程如右图2.4 复合肥 (Compound Fertilizer)《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 复合肥料为由化学方法加工制成的，在氮、磷、钾三养复合肥料为由化学方法加工制成的，在氮、磷、钾三养分中至少由两种养分标明量的肥料，属于多元肥料分中至少由两种养分标明量的肥料，属于多元肥料(multi-nutrient fertilizer)。

氮、磷的复合肥料有磷酸铵类；氮、钾氮、磷的复合肥料有磷酸铵类；氮、钾的复合肥料有硝酸钾，磷、钾的复合肥料有磷酸二氢钾的复合肥料有硝酸钾，磷、钾的复合肥料有磷酸二氢钾 磷酸铵类肥料主要指磷酸与氨反应生成的化合物磷酸铵类肥料主要指磷酸与氨反应生成的化合物——磷磷酸一铵酸一铵(NH4H2PO4)和和磷酸二铵磷酸二铵[(NH4)2HPO4]磷酸一铵为磷酸一铵为白色晶体，组成为白色晶体，组成为12.17%N，，61.71%P2O5；磷酸二铵也是；磷酸二铵也是白色晶体，组成为白色晶体，组成为21.71%N，，53.75%P2O5合成磷酸铵类合成磷酸铵类肥料的化学反应如下：肥料的化学反应如下：(1) 磷酸铵《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 20世纪世纪50年代美国年代美国Dorr公司开发的公司开发的“多槽中和料浆返料造粒多槽中和料浆返料造粒工艺工艺”如下图所示硫酸和磷酸的混合物与氨经计量后连续加入如下图所示硫酸和磷酸的混合物与氨经计量后连续加入搅拌反应器中，含水分搅拌反应器中，含水分20％的磷酸铵料浆与返料一起进入特殊设％的磷酸铵料浆与返料一起进入特殊设计的计的卧式双辊混合器内造粒卧式双辊混合器内造粒，然后干燥筛分出成品，细小的返料，然后干燥筛分出成品，细小的返料返回造粒机。

返回造粒机(2) 硝酸钾《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 硝酸钾为无色晶体，含氮约硝酸钾为无色晶体，含氮约13％％N，含钾约，含钾约45％％K2O，微吸，微吸湿，不易结块，是一种很有吸引力的湿，不易结块，是一种很有吸引力的氮钾复合肥氮钾复合肥，可用作，可用作忌氯作忌氯作物的页面肥物的页面肥然界中没有储量大的硝酸钾矿，然界中没有储量大的硝酸钾矿，20世纪世纪60年代以前，年代以前，用用NaNO3(硝石硝石)和和KCl复分解反应制取硝酸钾之后，用硝酸与复分解反应制取硝酸钾之后，用硝酸与KCl反应生产硝酸钾的直接发流程开发成功反应生产硝酸钾的直接发流程开发成功 用用65％的预先％的预先冷冻冷冻的的HNO3把把KCl制成制成浆料浆料，送入反应器，在，送入反应器，在172.37kPa(表表)、、75℃、、 HNO3浓度维持浓度维持55％，进行如下反应：％，进行如下反应： 反应溶液流入反应溶液流入氯化物气提塔氯化物气提塔，用，用HNO3蒸汽加热至蒸汽加热至150℃沸点，沸点，促进反应进行彻底，并使溶液含氯低于促进反应进行彻底，并使溶液含氯低于10ppm，溶液经浓缩结晶，溶液经浓缩结晶可得硝酸钾。

可得硝酸钾 气体气体NOCl和和Cl2在气体反应器中，在在气体反应器中，在150℃下用下用80％的％的HNO3进行反应，分馏出进行反应，分馏出Cl2作成品，作成品，NO2制成制成65％的％的HNO3循环使用循环使用直接法硝酸钾生产流程《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料(3) 复混肥料《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 将尿素、磷铵、氯化钾等含有氮、磷、钾的基础肥料混合造将尿素、磷铵、氯化钾等含有氮、磷、钾的基础肥料混合造粒而成的肥料称复混肥料尿素、磷铵与氯化钾混配：粒而成的肥料称复混肥料尿素、磷铵与氯化钾混配： 复混肥料制造时要注意防止其它损失肥分的反应另外还应复混肥料制造时要注意防止其它损失肥分的反应另外还应混配过程一般要有水分，但水分过多可能使产品结块混配过程一般要有水分，但水分过多可能使产品结块4) 微量元素肥料微量元素肥料 硼肥硼肥 硼对农作物的主要作用是显著提高硼对农作物的主要作用是显著提高授粉率授粉率，促进根系，促进根系发育，增加固氮能力，提高抗病害能力发育，增加固氮能力，提高抗病害能力。

锌肥锌肥 锌能促进植物锌能促进植物光合作用光合作用和呼吸作用缺锌会使作物生和呼吸作用缺锌会使作物生成停滞、引起缺绿病等成停滞、引起缺绿病等 钼肥钼肥 钼能促进根瘤菌和其它固氮微生物的钼能促进根瘤菌和其它固氮微生物的固氮作用固氮作用，提高，提高固氮能力几十、几百倍，促进植物体内糖类的形成和转化，促进固氮能力几十、几百倍，促进植物体内糖类的形成和转化，促进硝态氮还原、早发芽、早成熟等硝态氮还原、早发芽、早成熟等本章复习思考题-1《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 1. 描述由描述由NH3和和CO2合成尿素的化学反应过程与相态合成尿素的化学反应过程与相态 2. 化学平衡计算的基本方法、影响因素；如果化学平衡计算的基本方法、影响因素；如果a=3.0，，b=0.6，，x=0.6，表示反应液的重量百分组成表示反应液的重量百分组成 3. 尿素合成反应过程的主要副反应及控制措施尿素合成反应过程的主要副反应及控制措施 4. 尿素生产的氨汽提法流程中，合成塔出来的尿素溶液尿素生产的氨汽提法流程中，合成塔出来的尿素溶液主要经过了那些设备，溶液的温度、压力、组成如何？主要经过了那些设备，溶液的温度、压力、组成如何？ 5. 处理含有尿素的稀氨水溶液的水解系统，主要设备有处理含有尿素的稀氨水溶液的水解系统，主要设备有哪两个？其主要作用和操作条件是什么？哪两个？其主要作用和操作条件是什么？ 6. 硝酸铵的主要用途是什么？硝酸铵的主要用途是什么？ 7. 中和法生产硝酸铵的化学反应是什么？反应类型和反中和法生产硝酸铵的化学反应是什么？反应类型和反应条件如何？应条件如何？ 8. 硝酸铵溶液需要经过两段蒸发硝酸铵溶液需要经过两段蒸发(95%、、98%)浓缩后造浓缩后造粒，是否可以考虑用反应热来减少蒸发蒸汽消耗？粒，是否可以考虑用反应热来减少蒸发蒸汽消耗？本章复习思考题-2《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 9. 湿法磷酸是用磷酸为催化剂、硫酸溶液分解磷矿的过湿法磷酸是用磷酸为催化剂、硫酸溶液分解磷矿的过程，磷矿以程，磷矿以Ca5F(PO4)3为主，还有为主，还有Si、、Fe、、Al等杂质元素，等杂质元素，试分析一下反应过程的主、副反应及其产物，并说明副反应试分析一下反应过程的主、副反应及其产物，并说明副反应对反应过程的影响。

对反应过程的影响 10. 反应溶液中的硫酸钙有无水、半水、二水物结晶，反应溶液中的硫酸钙有无水、半水、二水物结晶，随温度、酸浓度不同可相互转化，工业生产中先形成半水硫随温度、酸浓度不同可相互转化，工业生产中先形成半水硫酸钙，再转化为二水硫酸钙试说明温度、酸浓度对转化过酸钙，再转化为二水硫酸钙试说明温度、酸浓度对转化过程的影响规律程的影响规律 11. 简述湿法磷酸二水物的工艺流程简述湿法磷酸二水物的工艺流程 12. 普通过磷酸钙普通过磷酸钙(普钙普钙)的反应过程和湿法磷酸有何相的反应过程和湿法磷酸有何相似和不同之处？其工艺过程的两个阶段有何特点？似和不同之处？其工艺过程的两个阶段有何特点？ 13. 重过磷酸钙的反应过程和普通过磷酸钙有何相似和重过磷酸钙的反应过程和普通过磷酸钙有何相似和不同之处？不同之处？本章复习思考题-3《《化工工艺学化工工艺学》》第第2章章 化学肥料化学肥料 12. 钾石盐的主要成分是什么，用钾石盐生产氯化钾的钾石盐的主要成分是什么，用钾石盐生产氯化钾的方法有哪些？方法有哪些？ 13. 根据根据KCl-NaCl-H2O相图，说明钾石盐溶解结晶法制相图，说明钾石盐溶解结晶法制氯化钾的工艺过程。

氯化钾的工艺过程 14. 简述从无水镁钾矾制备硫酸钾的工艺过程简述从无水镁钾矾制备硫酸钾的工艺过程 15. 什么是复合肥？农用复合肥主要有哪些？什么是复合肥？农用复合肥主要有哪些？ 16. 硝酸钾属于何种元素复合肥？主要用在什么方面？硝酸钾属于何种元素复合肥？主要用在什么方面？ 17. 生产硝酸钾的主要反应有哪些，反应条件如何？生产硝酸钾的主要反应有哪些，反应条件如何？ 18. 什么是复混肥？通常配置复混肥的原料有哪些？什么是复混肥？通常配置复混肥的原料有哪些？。