CN100393615C - 窑法磷酸的磷氟吸收分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种窑法磷酸的磷氟吸收分离方法。经水合塔水合后的较高温度的磷酸出塔流入分离槽，再经过冷却降温后进入磷酸循环槽，最后通过磷酸泵进入水合塔循环喷淋。由塔顶逸出的含氟尾气和磷酸酸雾通过热交换降温后进行气液分离，并通过复喷复挡循环再吸收其中的酸雾与含氟气体，其余尾气可达标放空。气液分离与复喷复挡中的含大量氟的稀酸液流分离槽，利用高温浓磷酸使氟自然逸出，并进入氟回收系统，制成氟硅酸。与其他磷氟吸收工艺相比，本发明无另外能耗，对磷、氟的分离率更好，可以得到高浓度低氟磷酸，并使得氟硅酸中P₂O₅的含量极低，并可通过控制氟吸收风量来调整氟硅酸浓度，得到的氟硅酸产品浓度级别宽，纯度高，易于利用再加工。

Description

窑法磷酸的磷氟吸收分离方法

技术领域

本发明涉及一种尾气吸收分离的方法，特别是一种窑法磷酸的磷氟吸收分离方法。

背景技术

制造磷酸必不可少的磷矿石中不可避免的含有氟，以无机状态存在的氟气体有剧毒，对人体和环境都有巨大的威胁。在热法磷酸与窑法磷酸工艺过程中，氟元素会同从磷矿石中的还原出来的磷一起逸出，并且在五氧化二磷水合过程中，含氟气体同样会溶于水，水解生成氟硅酸(H₂SiF₆)，共存于磷酸中，有害于磷酸的质量。随着磷酸浓度的提高，氟硅酸分解成氟化氢与四氟化硅以气态方式从磷酸中逸出，进入氟回收系统。磷酸浓度越高，存留于磷酸中的氟含量越低。现有的磷氟吸收工艺需要另外的能耗，对磷、氟的分离率不高，得不到高浓度低氟磷酸，且氟硅酸中P₂O₅的含量偏高，且氟吸收系统的工作负荷较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种能耗小，对磷、氟的分离率高，得到的氟硅酸中P₂O₅的含量低，氟加收系统的工作负荷小的窑法磷酸的磷氟吸收分离方法。

本发明的目的是这样实现的：一种窑法磷酸的磷氟吸收分离方法，将含有P₂O₅和氟气体的窑气引入水合塔通过水或磷酸进行吸收，保持出水合塔的磷酸温度在80-85℃之间，将出水合塔的浓度≥85％磷酸引入分离槽，磷酸经过换热降温进入循环酸槽，并通过酸泵进入水合塔循环喷淋，从分离槽出来的气体经氟回收装置制成氟硅酸，低温尾气达标放空，从分离槽出来的液体经配酸工序得到成品磷酸；

出水合塔的含氟尾气和磷酸酸雾通过热交换降温到60-70℃后进行气液分离，通过复喷复挡装置吸收其中残余的酸雾与含氟气体，复喷复档装置吸收的稀酸液中含有大量的氟，将此酸液流入分离槽，利用高浓度磷酸使氟自然逸出，再进入氟回收装置，制成氟硅酸，低温尾气达标放空；

经气液分离后的液体部分进入配酸工序制成成品磷酸。

复喷复挡装置吸收的稀酸液中含有大量的氟，将此酸液流入分离槽，根据液量的损失，在复挡酸槽内补充纯净水，使之达到平衡状态。

所述的复喷复挡装置是将磷酸酸雾和含氟气体再吸收的组合设备。

所述的组合设备是喷淋管和旋风分离器的组合，或者是文氏管和多通道旋风分离器的组合。

本发明所提供的窑法磷酸的磷氟吸收分离方法，通过水合塔水合、分离槽分离、循环吸收等一系列工艺过程，在不需要加另外能耗的前提下，对磷、氟的分离率更好，可以得到高浓度低氟磷酸，并使得氟硅酸中P₂O₅的含量极低，并可通过控制氟吸收风量来调整氟硅酸浓度，得到的氟硅酸产品浓度级别宽，纯度高，易于利用再加工。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

本发明中分离槽内的磷酸温度必须保证在78℃以上，在此温度下氟在高浓度磷酸(85％)中逸出得比较彻底。此分离槽中混合高浓度磷酸与少量含氟稀酸，在利用稀酸补充吸收五氧化二磷消耗的水分的同时，利用浓磷酸驱使HF与SiF₄自然逸出，并进入氟回收系统。

分离槽还可使浓磷酸中的较大粒径灰尘自然沉降，起到了杂质沉降的作用。可周期性的清理沉降杂质并将滤液返回分离槽，循环使用。

周期性地在含氟稀酸注入分离槽前，用酸泵将刚入此槽的浓磷酸定量抽入配酸槽，与尾气换热降温后的自然冷凝的浓磷酸液进行配酸。

再吸收的组合设备，可灵活组合不同的吸收设备，如简单的喷淋管和旋风分离器，文氏管和多通道旋风分离等。

利用吸收设备自身带的酸槽，对其中的稀酸液进行循环喷淋，喷入复喷复挡的酸液回到复挡酸槽，参与循环。定量地将复挡酸槽中的酸流入分离槽，进行磷氟分离，并根据液量的损失，在复挡酸槽内补充纯净水，使之达到平衡状态。

实施例：

将含有P₂O₅和氟气体的窑气引入水合塔吸收，将出水合塔的高浓度磷酸(≥85％)引入一有一定体积的分离槽，分离槽长8米，宽2.5米，高1.2米，保证此槽中的磷酸温度在80℃-85℃之间。浓磷酸在此设备中、缓慢地流动，有较长的停留时间，以便让后续加入的含氟稀酸逸出氟充分彻底。同时缓慢流动的磷酸使得磷酸中的较大灰尘颗粒可以自然沉降，有沉降的功效。换热冷却可考虑在此分离槽同时进行，也可分离单独设置一换热器对热磷酸进行有效降温。定期间歇式地将一定量的槽中浓酸放入配酸槽中用来配制成品酸。降温后的磷酸流入循环槽经酸泵后循环喷淋，从分离槽出来的气体经氟回收装置制成氟硅酸，氟硅酸浓度为20％，尾气放空，尾气中P₂O₅含量低于10mg/m³，氟含量低于7-8mg/m³，从分离槽出来的液体经配酸工序得到浓度为85％成品磷酸。

从水合塔顶部出口出去的含氟气体(约有100℃-120℃)中含有大量的磷酸酸雾，必须将其捕集。此气体经过换热降温至60℃-70℃，冷凝而成的高浓磷酸流入配酸槽进行配酸。气体再经气液分离后进入复喷复挡吸收装置。复喷复挡是将磷酸酸雾和含氟气体再吸收的组合设备，可灵活组合不同的吸收设备，如简单的喷淋管和旋风分离器，文氏管和多通道旋风分离等。在这里喷淋液为冷稀磷酸(温度约为25℃以下)，稀磷酸将残留的磷酸酸雾再次经过喷淋吸收下来，同时吸收气体中的氟化氢和四氟化硅，并使得喷淋后的气体温度降至35℃以下进行排放。在此温度下，排放的气体中的五氧化二磷和氟含量可达排放标准。复喷中喷淋后的酸液回流入复挡设备自带的循环酸槽，再通过酸泵进行循环喷淋。定量地向复挡酸槽中加入纯水，并将其中含氟稀磷酸定量地流入分离槽，相当于补充吸收五氧化二磷所需的水，并利用高浓高温磷酸将氟分离并使其逸出。收集逸出的氟化氢和四氟化硅，将其通入氟回收系统。通过控制进入氟回收系统的含氟浓度(控制风量)，可根据实际需要制成不同的高纯氟硅酸。由于进入氟回收系统的气体温度较低(约30℃-35℃)，含水蒸气量也很低，使得氟吸收的难度大大下降。

Claims (4)

1.一种窑法磷酸的磷氟吸收分离方法，其特征在于：将含有P₂O₅和氟气体的窑气引入水合塔通过水或磷酸进行吸收，保持出水合塔的磷酸温度在80-85℃之间，将出水合塔的浓度≥85％磷酸引入分离槽，磷酸经过换热降温进入循环酸槽，并通过酸泵进入水合塔循环喷淋，从分离槽出来的气体经氟回收装置制成氟硅酸，尾气放空，从分离槽出来的液体经配酸工序得到成品磷酸；

出水合塔的含氟尾气和磷酸酸雾通过热交换降温到60-70℃后进行气液分离，通过复喷复挡装置吸收其中残余的酸雾与含氟气体，复喷复挡装置吸收的稀酸液中含有大量的氟，将此酸液流入分离槽，利用高浓度磷酸使氟自然逸出，再进入氟回收装置，制成氟硅酸，尾气放空；

经气液分离后的液体部分进入配酸工序制成成品磷酸。

2.根据权利要求1所述的窑法磷酸的磷氟吸收分离方法，其特征在于，复喷复挡装置吸收的稀酸液中含有大量的氟，将此酸液流入分离槽，根据液量的损失，在复挡酸槽内补充纯净水，使之达到平衡状态。

3.根据权利要求1或2所述的窑法磷酸的磷氟吸收分离方法，其特征在于，所述的复喷复挡装置是将磷酸酸雾和含氟气体再吸收的组合设备。

4.根据权利要求3所述的窑法磷酸的磷氟吸收分离方法，其特征在于：所述的组合设备是喷淋管和旋风分离器的组合，或者是文氏管和多通道旋风分离器的组合。

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