一種二水法溼法磷酸生產工藝方法

2023-05-24 14:11:31 1

專利名稱：一種二水法溼法磷酸生產工藝方法
技術領域：
本發明涉及由硫酸萃取磷礦生產磷酸的二水法溼法磷酸生產工藝方法及其設備。
背景技術：
溼法磷酸是重要的磷肥生產原料，主要用於生產磷復肥產品。溼法磷酸還可通過深加工處理，生產各種磷酸鹽產品，或者生產食品級磷酸。
磷礦中主要化學成分為Ca5F(PO4)3，當它與硫酸反應時，生成磷酸和難溶性的磷酸鈣結晶。其化學反應式如下
反應條件不同，生成的硫酸鈣可以以三種不同的水合結晶形態，即二水硫酸鈣(CaSO4·2H2O)、半水硫酸鈣(CaSO4·1/2H2O)和無水硫酸鈣(CaSO4)結晶形態，從磷酸溶液中沉澱出來。
當控制反應條件，生成二水硫酸鈣結晶時，即為二水法。
二水法溼法磷酸生產過程主要包括反應、過濾、濃縮、尾氣洗滌、酸貯存等部分。硫酸與磷礦在一個反應槽中進行萃取反應，生產液相主要含磷酸、固相主要為磷石膏的磷酸料漿；磷酸料漿在過濾機中過濾分離，濾液即為稀磷酸產品，濾渣為磷石膏，進行堆存；稀磷酸產品通過濃縮，進一步提高其濃度至約50％；反應部分的尾氣通過多次洗滌後放空，符合環保標準。

發明內容
本發明的目的在於提供一種由硫酸萃取磷礦生產磷酸的二水法溼法磷酸工藝方法及設備。該方法中硫酸與磷礦的反應及消化能在一個設備中完成，尾氣洗滌後放空符合環保標準。生產裝置投資省且能適應含矽高的磷礦原料的生產場合。
達到上述目的的一種由硫酸萃取磷礦生產磷酸的二水法溼法磷酸工藝方法，包括原料硫酸與磷礦進行萃取反應，磷酸料漿過濾分離，反應部分的尾氣洗滌過程，硫酸與磷礦的反應和消化過程在同一臺多室反應/消化槽中完成，採用料漿外部循環真空冷卻移出反應熱量，以生成稀磷酸，反應部分的尾氣進行多次洗滌，使之符合環保排放要求。特徵在於反應料漿從反應室到消化室的溢流在設備內實現，反應部分的尾氣通過文丘裡洗滌器和噴淋旋風洗滌塔用水進行多次洗滌，使排放的尾氣符合環保標準，文丘裡洗滌器液/氣比為1/1000～3.0/1000m3液體/m3氣體，喉管氣流速度控制為50～100m/s，噴淋旋風洗滌塔噴淋密度為25～35m3/(m2·h)。
該尾氣洗滌的最後一級用水，也可以用2～10％wt石灰乳進行洗滌，用水洗滌時，可以加入硫酸，以調節洗滌液PH值，PH值控制在2～4，提高氟洗滌率。用2～10％石灰乳進行洗滌時，石灰乳可與稀氟矽酸直接進行中和反應，除氟率高。
本發明中所用的反應/消化槽的結構型式為多個外形尺寸相同的方形小格室的組合，格室數量和尺寸依據裝置生產能力以及反應料漿總停留時間而確定。其有效容積一般在1.5～2.5m3/(tpd P2O5)。反應/消化槽內壁垂直方向為傾斜式，水平方向為圓弧形，反應區攪拌器為雙層攪拌槳，消化區攪拌器為單層攪拌槳。
所述的反應/消化槽中反應溫度控制為75～85℃，反應料漿在反應/消化槽中總停留時間3.8～5.5小時，P2O5反應收率達到96～98％。
所述的原料硫酸在反應/消化槽中多室加入，反應料漿液相中P2O5濃度控制在22.0～28.5％wt，SO42-濃度控制在2.0～3.0％wt，石膏過濾強度達到4.0～5.0t P2O5/(d·m2)。
其反應熱量通過外部真空低位閃蒸冷卻循環迴路移出，反應料漿從反應/消化槽反應區的最後一室出來，通過一臺臥式循環泵將料漿送到一臺閃蒸冷卻室，負壓下閃蒸冷卻，從閃蒸冷卻室出來的料漿回流至反應/消化槽反應區的第一室。在-0.2～-0.5Kpa負壓下閃蒸冷卻，低位閃蒸冷卻循環迴路的流量與去過濾機的料漿流量之比為30～40，閃蒸冷卻室進出料漿溫度差控制在2～3℃。
本發明的優點是(1)採用本發明建設的生產裝置，其工藝設備易於製造，裝置布置緊湊；(2)採用本發明建設的生產裝置，比同規模傳統生產裝置節省總投資約30％；(3)因硫酸多點加料，可以精確調整不同格室中SO42-濃度，有效控制SO42-濃度均勻，改善磷石膏結晶狀況，使生產裝置能夠適應反應活性較差的磷礦，並且提高原料利用率；(4)採用本發明建設的生產裝置，適應以含矽高的磷礦礦源作為生產原料的場合；(5)本發明閃蒸冷卻蒸發出來的水份，在一臺預冷凝器用水進行冷凝，冷凝下來的水用於磷石膏洗滌，回收了熱量，在過濾部分不需額外加入蒸汽，能夠有效降低生產裝置新鮮水消耗，實現生產裝置工藝水的綜合利用，能夠充分有效利用原料磷礦與硫酸反應產生的熱量，降低生產裝置能源消耗。


圖1是本發明的反應部分的工藝流程示意圖。
圖2是本發明的尾氣洗滌部分的工藝流程示意圖。
圖中標號表示1反應/消化槽，2低位閃冷器，3低位閃冷循環泵，4混合三通，5反應部分攪拌器，6消化部分攪拌器，7料漿泵，8預冷凝器，9冷凝器，10密封槽，11洗滌泵，12文丘裡洗滌器，13第一洗滌塔，14第二洗滌塔，15尾氣風機，16第一洗滌塔循環泵，17洗滌液泵，18第二洗滌塔一級循環泵，19第二洗滌塔二級循環泵。
具體實施例方式
下面通過實例對本發明的內容給予進一步詳細說明。
實施例1採用本發明的18萬噸/年P2O5磷酸裝置原料硫酸與磷礦在一個六格方槽的反應/消化槽中進行反應，反應/消化槽每個格室的有效尺寸為5800×5800×8000，總有效容積1200m3，反應料漿總停留時間4小時，反應溫度76℃，循環倍率36，P2O5反應收率96％。反應料漿從第四室通過臥式循環泵送到低位閃蒸冷卻室，從低位閃蒸冷卻室出來的料漿返回第一室，料漿循環流量11000m3/h，閃蒸冷卻室進出料漿溫差2.7℃；第四室反應料漿從反應/消化槽的內部依次溢流至第五室、第六室。第六室反應料漿用泵送到過濾機進行過濾，得到稀磷酸產品。稀磷酸P2O5濃度26.5％，過濾機過濾強度4.5t P2O5/(d.m2)。
反應/消化槽的尾氣通過文丘裡洗滌器、尾氣風機、旋風洗滌塔組合流程進行洗滌，洗滌後的尾氣放空。文丘裡洗滌器液/氣比為1.4/1000m3液體/m3氣體，喉管氣流速度51m/s；，噴淋旋風洗滌塔噴淋密度28m3/(m2.h)。
實施例2採用本發明的30萬噸/年P2O5磷酸裝置原料硫酸與磷礦在一個九格方槽的反應/消化槽中進行反應，反應/消化槽每個格室的有效尺寸為5800×5800×8000，總有效容積1800m3，反應料漿總停留時間4.2小時，反應溫度78℃，循環倍率30，P2O5反應收率95％。反應料漿從第六室通過臥式循環泵送到低位閃蒸冷卻室，從低位閃蒸冷卻室出來的料漿返回第一室，料漿循環流量13000m3/h，閃蒸冷卻室進出料漿溫差3℃；第六室反應料漿從反應/消化槽的內部依次溢流至第七室、第八室、第九室。第九室反應料漿用泵送到過濾機進行過濾，得到稀磷酸產品。稀磷酸P2O5濃度28％，過濾機過濾強度4.8t P2O5/(d.m2)。
反應/消化槽的尾氣通過文丘裡洗滌器、一級噴淋旋洗滌塔、尾氣風機、二級噴淋旋風洗滌塔組合流程進行洗滌，洗滌後的尾氣放空。文丘裡洗滌器液/氣比為1.2/1000m3液體/m3氣體，喉管氣流速度51m/s；，噴淋旋風洗滌塔噴淋密度28m3/(m2.h)。
權利要求
1.一種由硫酸萃取磷礦生產磷酸的二水法溼法磷酸工藝方法，包括原料硫酸與磷礦進行萃取反應，磷酸料漿過濾分離，尾氣洗滌過程，採用二水法工藝條件，硫酸與磷礦的反應和消化過程在同一臺多室反應/消化槽中完成，採用料漿外部循環真空冷卻移出反應熱量，以生成稀磷酸，反應部分的尾氣進行多次洗滌，使之符合環保排放要求，其特徵在於反應料漿從反應室到消化室的溢流在設備內實現，反應部分的尾氣通過文丘裡洗滌器和噴淋旋風洗滌塔用水進行多次洗滌。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於文丘裡洗滌器液/氣比為1/1000～3.0/1000m3液體/m3氣體，喉管氣流速度控制為50～100m/s，噴淋旋風洗滌塔噴淋密度為25～35m3/(m2·h)。
3.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於尾氣洗滌的最後一級用水加硫酸洗滌，洗滌液PH值控制在2～4。
4.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於尾氣洗滌的最後一級用2～10％wt石灰乳進行洗滌。
5.用於權利要求1所述的方法的反應/消化槽，其特徵在於結構型式為多個外形尺寸相同的方形小格室的組合，有效容積一般在1.5～2.5m3/(tpdP2O5)，該反應/消化槽內壁垂直方向為傾斜式，水平方向為圓弧形，反應區攪拌器為雙層攪拌槳，消化區攪拌器為單層攪拌槳。
全文摘要
本發明提出了一種由硫酸萃取磷礦生產二水法溼法磷酸工藝方法,包括萃取反應,磷酸料漿過濾分離,尾氣洗滌過程。硫酸與磷酸在一個集反應、消化功能為一體的多室反應設備中完成,反應過程中釋放出來的熱量通過低位閃蒸冷卻循環迴路移出;特點是反應料漿從反應室到消化室的溢流在設備內實現,反應部分的尾氣通過文丘裡洗滌器和旋風洗滌塔組合洗滌流程用水進行洗滌。本發明對磷礦有較好的適應性;能提高裝置P
文檔編號C01B25/225GK1363513SQ0113828
公開日2002年8月14日 申請日期2001年12月14日 優先權日2001年12月14日
發明者黃文雄, 郭國清 申請人:中國五環化學工程公司