CN100424007C - 窑法磷酸的磷氟吸收分离方法 - Google Patents
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Abstract
一种窑法磷酸的磷氟吸收分离方法，属于窑法磷酸的磷氟吸收技术领域。经一级、二级水合塔水合后的较高温度的磷酸分别进入各自循环槽进行降温，最后通过磷酸泵进入水合塔循环喷淋。经过两级吸收后的气体进入文式管吸收器再次吸收，并使用复挡收集器捕集残留的酸雾。吸收后的气体与氟吸收后的尾气一起进入化学吸收塔从而使尾气达标排空。还可从复挡收集器中的含氟稀磷酸中得到合格的氟硅酸。本发明仅使用窑炉内的余热空气，无另外能耗，对磷、氟的分离率好，可以得到高浓度低氟磷酸，同时也得到P2O5含量极低的氟硅酸。得到的氟硅酸产品浓度级别宽，纯度高，易于利用再加工。
Description
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
磷矿石中不可避免的含有氟元素，含磷矿石生产黄磷和磷酸的还原过程中产生的含氟气体具有强烈的毒性和腐蚀性，对人体和环境都有巨大的危害。在热法磷酸与窑法磷酸生产工艺过程中，氟元素将同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，含氟气体同时溶解于水中，水解生成氟硅酸(H2SiF6)等含氟溶液共存于磷酸中，严重影响磷酸的产品质量；在湿法磷酸生产工艺过程中，磷矿石中的氟元素被酸解为氟硅酸(H2SiF6)等含氟溶液共存于磷酸中，由于浓度较低，其中的氟含量远比热法磷酸高，但因主要用作生产肥料，对磷酸产品质量影响不大；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，磷酸的浓度和温度越高，存留于磷酸中的氟含量越低；但是直接加热混合酸，不仅能耗高，而且的导致吸收气量加大，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，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，氟回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、SiF4和HF的制备磷酸混合气引入一级磷酸吸收塔中，经80-120℃，H3PO475-115wt％的一级循环磷酸喷淋降温、吸收，浓磷酸在一级磷酸循环酸槽中换热后降温至60-100℃，通过循环酸泵进行循环喷淋；同时将部分浓磷酸冷却过滤后移至成品酸储槽；
经过一级磷酸吸收塔冷却吸收后的混合气进入二级磷酸吸收塔中，经60-80℃，H3PO445-75wt％的二级循环磷酸再次进行降温、吸收，循环、冷却过程如一级磷酸吸收塔；同时将部分二级磷酸循环槽内的磷酸加入一级磷酸循环酸槽，保持一级磷酸吸收塔的循环酸浓度与液位；
经过二级磷酸吸收塔冷却吸收后的混合气进入三级磷酸吸收设备中，以吸收残余的磷酸酸雾和含氟气体，三级循环酸设备内的得到的含氟稀磷酸H3PO410-45wt％，含氟wt1-5％；少量未能吸收下来的酸雾再进入复挡收集器进行捕集，形成的稀酸液流入复挡循环槽中；复挡循环槽的部分酸液在脱氟后加入二级磷酸循环酸槽，以保持二级磷酸吸收塔的循环酸浓度与液位，在复挡酸槽内补充纯净水，使磷酸吸收系统达到平衡状态；
最后含有极少量磷与氟的尾气进入化学吸收塔进行化学吸收，使其温度降低到40℃以下达标排放；
复挡循环槽内H3PO4 10-45wt％的部分稀酸液被引入脱氟塔中，稀磷酸被高温洁净空气加热到60-150℃，促使其中的氟以气态形式脱离酸液进入气相，扩散到换热后的洁净空气中，并一起进入氟吸收系统；
进入氟吸收系统的一级氟吸收塔的气体中大部分的氟进入液相而形成氟硅酸循环酸液，氟硅酸达到预期浓度H2SiF6 10-18wt％后，移至氟硅酸成品酸槽；
经过一级氟吸收塔的气体直接进入二级氟吸收塔再次吸收，形成的稀酸液进行循环喷淋，并部分地加入一级氟循环酸槽以保持一级氟循环酸浓度与液位；
二级氟吸收塔后设复挡收集器，以捕集尾气中夹带的氟硅酸酸雾，并流入二级氟循环酸槽，尾气由引风机抽出后与磷酸吸收流程中的尾气一起进入化学吸收塔经化学喷淋吸收后达标排放。
从复挡循环槽的含氟稀磷酸引入脱氟塔，通入温度在150-300℃空气，将氟从液相带入气相，同时加热浓缩稀酸到60-120℃，并在氟吸收系统中回收得到磷酸成份降低到成品要求的氟硅酸。
脱氟塔中被脱氟并经加热浓缩的浓度在H3PO4 20-65wt％的磷酸返回二级磷酸循环酸槽，使磷酸吸收系统实现连续稳定的循环。
三级磷酸吸收设备采用文式管。
复挡收集器与复挡循环槽是一组设备，复挡收集器用于捕集气相中的酸雾，并使其流入复挡循环槽中，复挡循环槽中的稀酸液作为三级磷酸吸收设备的循环喷淋液。
本发明提供的窑法磷酸的磷氟吸收分离方法，经一级、二级水合塔水合后的较高温度的磷酸分别进入各自循环槽进行降温，最后通过磷酸泵进入水合塔循环喷淋。经过两级吸收后的气体进入文式管吸收器再次吸收，并使用复挡收集器捕集残留的酸雾。吸收后的气体与氟吸收后的尾气一起进入化学吸收塔从而使尾气达标排空。还可从复挡收集器中的含氟稀磷酸中得到合格的氟硅酸。本发明仅使用窑炉内的余热空气，无另外能耗，对磷、氟的分离率好，可以得到高浓度低氟磷酸，同时也得到P2O5含量极低的氟硅酸。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
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
磷酸吸收流程：来自窑炉系统的高温窑气进入一级磷酸吸收塔，高温循环酸经一级磷酸换热器在一级磷酸循环槽中被低温软水降温后，返回一级磷酸吸收塔吸收窑气中的P2O5并降低窑气温度，同时分出一部分磷酸经过滤器过滤入配酸槽为成品；降温窑气引入二级磷酸吸收塔高温循环酸经二级磷酸换热器在二级磷酸循环槽中被低温软水降温后，返回二级磷酸吸收塔吸收窑气中的P2O5并降低窑气温度， 同时分出一部分磷酸到一级磷酸循环槽；低温窑气引入文式管吸收器，循环酸进入三级磷酸循环槽并返回三级磷酸吸收器吸收窑气中的P2O5并降低窑气温度，同时分出一部分磷酸到脱氟塔，另井水根据需要补入三级磷酸循环槽；低含量窑气进入磷酸氟挡，分离的磷酸引入三级磷酸循环槽中；除雾后的窑气引入化学吸收塔，化学吸收塔采用碱液吸收器，循环使用的碱液中和吸收尾气中少量的P2O5和F后经引风机达标排放。
氟吸收流程：来自磷酸吸收系统的低温氟酸在被来自窑炉系统的高温空气在脱氟塔内加热，脱氟后的磷酸返回二级磷酸循环酸槽；换热后的空气通过氟酸复挡收集其中的酸雾，再进入一级氟吸收塔吸收氟，循环吸收液经进入一级氟吸收塔，并分出部分作为副产品引入成品氟硅酸槽；引出气体在二级氟吸收塔中继续吸收氟，循环吸收液进入二级氟吸收塔，并分出部分引入一级氟吸收塔；引出气体经复挡收集器后引入磷酸吸收系统的化学吸收塔。井水补充入二级氟吸收塔。
化学吸收塔的工作原理是：
2H3PO4+3Ca(OH)2→Ca3(PO4)2↓+3H2O
2HF+Ca(OH)2→CaF2↓+2H2O
H2SiF6+Ca(OH)2→CaSiF6↓+2H2O
实施例：
温度为452℃，P2O5 8.2wt％的高温窑气进入一级磷酸吸收塔，一级磷酸循环槽中高温循环酸，温度84℃，H3PO485.5wt％，在一级磷酸换热器被低温软水降温后温度为65℃的磷酸经过滤器过滤入配酸槽为成品，H3PO4：85.5wt％，杂质：0.0015％；降温窑气，温度145℃，P2O5 1.58wt％引入二级磷酸吸收塔，二吸循环酸，温度75.2℃，H3PO4 55.4wt％经二级磷酸换热器在二级磷酸循环槽中被低温软水降温后磷酸，温度55.3℃，H3PO4 55.4wt％到一级磷酸循环槽；低温窑气，温度78℃，P2O5 0.57wt％引入文式管吸收器，窑气温度55℃，P2O50.2wt％，进入磷酸氟挡，分离的磷酸引入三级磷酸循环槽中；除雾后的窑气温度55.4℃，P2O50.24wt％，引入化学吸收塔即碱液吸收器，循环使用的碱液，Ca：10.80％中和吸收尾气中少量的P2O5和F后经引风机达标，温度45.5℃，P2O5 0.009wt％，F：0.008wt％排放。引到脱氟塔的三级循环磷酸，温度44℃，H3PO4 25.4wt％，在被来自窑炉系统的高温空气，T＝223℃，在脱氟塔内加热，脱氟后的磷酸，温度64℃，H3PO4 56.4wt％返回二级磷酸循环酸槽；换热后的气体，温度65℃，F 5wt％通过氟酸复挡收集其中的酸雾，再进入一级氟吸收塔吸收氟，循环吸收液分出部分作为副产品引入成品氟硅酸槽；引出气体，温度45.5℃，F 0.75wt％在二级氟吸收塔中继续吸收氟，循环吸收液分出部分引入一级氟吸收塔；引出气体温度35.3℃，F 0.24wt％，经复挡收集器后引入磷酸吸收系统的化学吸收塔即碱液吸收器。井水补充入二级氟吸收塔。
以上提出的只一个实施例，在生产过程中达到以下指标可完成本发明：一级磷酸吸收塔内的循环磷酸温度要保持在80-120℃，浓度保持在H3PO4 75-115wt％；二级磷酸吸收设备内的循环磷酸温度要保持在60-80℃，浓度保持在H3PO4 45-75wt％。；三级循环酸设备内的得到的含氟稀磷酸H3PO4 10-45wt％，含氟1-5wt％。
Claims (5)
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、SiF4和HF的制备磷酸混合气引入一级磷酸吸收塔中，经80-120℃，H3PO475-115wt％的一级循环磷酸喷淋降温、吸收，浓磷酸在一级磷酸循环酸槽中换热后降温至60-100℃，通过循环酸泵进行循环喷淋；同时将部分浓磷酸冷却过滤后移至成品酸储槽；
经过一级磷酸吸收塔冷却吸收后的混合气进入二级磷酸吸收塔中，经60-80℃，H3PO445-75wt％的二级循环磷酸再次进行降温、吸收，循环、冷却过程如一级磷酸吸收塔；同时将部分二级磷酸循环槽内的磷酸加入一级磷酸循环酸槽，保持一级磷酸吸收塔的循环酸浓度与液位；
经过二级磷酸吸收塔冷却吸收后的混合气进入三级磷酸吸收设备中，以吸收残余的磷酸酸雾和含氟气体，三级循环酸设备内的得到的含氟稀磷酸，含H3PO410-45wt％，含氟：1-5wt％；少量未能吸收下来的酸雾再进入复挡收集器进行捕集，形成的稀酸液流入复挡循环槽中；复挡循环槽的部分酸液在脱氟后加入二级磷酸循环酸槽，以保持二级磷酸吸收塔的循环酸浓度与液位，在复挡酸槽内补充纯净水，使磷酸吸收系统达到平衡状态；
最后含有极少量磷与氟的尾气进入化学吸收塔进行化学吸收，使其温度降低到40℃以下达标排放；
复挡循环槽内H3PO4 10-45wt％的部分稀酸液被引入脱氟塔中，稀磷酸被高温洁净空气加热到60-150℃，促使其中的氟以气态形式脱离酸液进入气相，扩散到换热后的洁净空气中，并一起进入氟吸收系统；
进入氟吸收系统的一级氟吸收塔的气体中大部分的氟进入液相而形成氟硅酸循环酸液，氟硅酸达到预期浓度H2SiF6 10-18wt％后，移至氟硅酸成品酸槽；
经过一级氟吸收塔的气体直接进入二级氟吸收塔再次吸收，形成的稀酸液进行循环喷淋，并部分地加入一级氟循环酸槽以保持一级氟循环酸浓度与液位；
二级氟吸收塔后设复挡收集器，以捕集尾气中夹带的氟硅酸酸雾，并流入二级氟循环酸槽，尾气由引风机抽出后与磷酸吸收流程中的尾气一起进入化学吸收塔经化学喷淋吸收后达标排放。
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：从复挡循环槽的含氟稀磷酸引入脱氟塔，通入温度在150-300℃空气，将氟从液相带入气相，同时加热浓缩稀酸到60-120℃，并在氟吸收系统中回收得到磷酸成份降低到成品要求的氟硅酸。
3. 根据权利要求2所述的窑法磷酸的磷氟吸收分离方法，其特征在于：脱氟塔中被脱氟并经加热浓缩的浓度在H3PO420-65wt％的磷酸返回二级磷酸循环酸槽，使磷酸吸收系统实现连续稳定的循环。
4. 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：三级磷酸吸收设备采用文式管。
5. 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：复挡收集器与复挡循环槽是一组设备，复挡收集器用于捕集气相中的酸雾，并使其流入复挡循环槽中，复挡循环槽中的稀酸液作为三级磷酸吸收设备的循环喷淋液。
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