CN103011111A - 一种连续脱砷反应方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续脱砷反应方法，采用循环泵将工业磷酸输送至斜角喷头，工业磷酸在加压下从喷嘴高速射出，向脱砷反应槽内混有五硫化二磷的工业磷酸剧烈喷射，实现紊流整体搅拌，使工业磷酸与五硫化二磷充分混合反应，缩短了脱砷反应的循环时间，提高了食品级磷酸的生产效率和生产的连续性。
Description
技术领域：
本发明属于磷化工技术领域，涉及一种连续脱砷反应方法。
背景技术：
磷是重要的生命元素，食品添加剂磷酸作为酸味剂、酵母的营养剂，广泛用于食品工业。食品级磷酸中的杂质指标要求特别严格。目前，食品级磷酸生产主要采用工业磷酸为原料，生产过程中杂质的脱除尤其是砷的脱除技术极为重要。
磷酸脱砷的方法主要有：①硫化物沉淀法：通过在磷酸原料中加入某种沉淀剂，使其生产难溶或不溶化合物析出，然后通过过滤器分离而得到低砷磷酸产品。②溶剂萃取法：基于磷酸可溶于有机溶剂中，而杂质砷则被萃取出，从而使其分离。③离子交换法：用强酸性离子交换树脂处理磷酸，从而除去杂质砷。硫化物沉淀法因为所需步骤和设备简单且脱砷效果好，是最常用的脱砷方法。磷酸硫化物沉淀法脱砷的原理如下：
2P2S5 + 16H2O → 4H3PO4 + 10H2S↑
H3AsO4 + H2S → H3AsO3 + H2O + S↓
H3AsO3 + 3H2S → 6H2O + As2S3↓
在已有技术中，食品级磷酸生产工艺路线分为热法和湿法两种。两种路线生产食品级磷酸的关键技术都是杂质的脱除。如中国专利200910062940.2提出了一种用精制湿法磷酸生产食品级磷酸的方法，通过加入活性二氧化硅做脱氟剂，加入硫化钠溶液或者五硫化二磷固体做脱砷脱铅剂，过滤之后，将滤液送往曝气工段，不断鼓入空气并搅拌，最后过滤得到食品级磷酸。此方法成本低廉，能耗少、无污染。《多聚磷酸及其脱砷工艺研究》（云南化工，2007，34（4）：63～66）一文中，介绍了多聚磷酸与普通热法磷酸物化性质的差异以及目前国内外多聚磷酸的现状及市场前景，提出了杂质砷对多聚磷酸的影响并概述了目前磷酸广泛采用的几种脱砷方法。该文指出，将配制的脱砷剂加入到反应釜中与磷酸中的亚砷酸反应，生成As2S3沉淀，然后将含As2S3的磷酸泵送到脱气塔中脱去多余的H2S气体，再送到过滤器中进行过滤，磷酸产品进入成品槽，滤渣As2S3进入渣筒，尾气经洗涤塔洗涤达标后经风机排放到大气中。《由工业磷酸连续操作生产食品级磷酸》（硫磷设计与粉体工程，2005，6：27～30）一文及《浅谈连续热法食品级磷酸生产》（贵州化工，2005，30（4）：43～45）一文中，都提到了食品级磷酸生产中脱砷反应后残余硫化氢气体的脱除方法。该法是通过鼓风机鼓入空气对脱砷磷酸吹脱除去硫化氢，吹脱的硫化氢气体用碳酸钠溶液吸收，所得硫化钠溶液用于生产其他对硫含量要求不高的磷酸盐。过滤收集到的砷渣经洗涤、干燥后运往砷品厂。此法操作简单，除杂效果好，避免硫化氢气体直接排放造成环境污染，但其吸收剂使用碳酸钠，引入钠离子，一定程度上造成二次污染。从经济效益及社会效益分析，此法不是最佳选择。
我们依据多年对已有用于食品级磷酸脱砷反应技术的研究，结合磷酸生产实际出发，研究发明了一种连续脱砷反应方法。经查其余文献，在食品级磷酸脱砷反应中，均未有使用斜角喷射搅拌的反应设备。采用本发明连续脱砷反应器，可以获得更充分高效的搅拌反应效果，大大缩短工业磷酸的脱砷反应的循环时间，提高食品级磷酸的生产效率和生产的连续性，提供一种连续脱砷反应方法。
发明内容：
本发明的目的：是为了解决食品级磷酸生产过程脱砷净化的现有技术中存在的问题，改善反应物料的搅拌状况，缩短脱砷反应的时间， 提高食品级磷酸的生产效率和生产的连续性。
本发明的技术方案是：
采用循环泵将工业磷酸输送至斜角喷头，工业磷酸在高压下经过喷嘴以高速度射出，向反应槽内已混有五硫化二磷脱砷剂的工业磷酸进行强烈喷射，实现整体紊流搅拌，使五硫化二磷脱砷剂与工业磷酸能够快速充分地混合反应，从而缩短工业磷酸脱砷反应的循环时间，提高食品级磷酸的生产效率和生产的连续性。
本发明是这样实现的：
一种连续脱砷反应方法，采用循环泵将工业磷酸输送至斜角喷头，工业磷酸在高压下经过喷嘴以高速度射出，向反应槽内已混有五硫化二磷脱砷剂的工业磷酸进行强烈喷射，实现整体紊流搅拌，使五硫化二磷脱砷剂与工业磷酸能够快速充分地混合反应，工艺操作步骤如下：
（1）将一定量的工业磷酸送至脱砷反应槽中，加热并保持一定温度；
（2）按一定比例投加脱砷剂五硫化二磷；
（3）开启循环泵，加压循环反应槽内的磷酸，利用斜角喷头以一定角度对反应槽内的工业磷酸进行喷射充分搅拌，完成脱砷反应的磷酸一部分内部循环，一部分送往过滤车间进行过滤得到脱砷磷酸。
以上所述的一定量的工业磷酸是脱砷反应槽体积1/2-4/5的液位。
以上所述的一定温度是控制60-100℃。
以上所述的一定比例是脱砷剂五硫化二磷与工业磷酸中砷含量之比为1.3：1。
以上所述的一定角度是斜角喷头与脱砷反应槽底面的角度为10~45度。
以上所述的脱砷反应槽、循环泵和斜角喷头依次循环连接。
本发明的优点和积极效果：
采用循环泵将工业磷酸加压输送至斜角喷头，工业磷酸在高压下从喷嘴高速射出，向脱砷反应槽内混有五硫化二磷的工业磷酸剧烈喷射，实现整体紊流搅拌，使工业磷酸与五硫化二磷充分混合反应，缩短了脱砷反应的循环时间，提高了食品级磷酸的生产效率和生产的连续性。
附图说明：
附图1：为本发明工艺流程示意图。
如图所示，本工艺流程主要包括：进料、加压斜角喷射搅拌反应、出料。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明进一步说明，所列实施例仅在于说明本发明而不限于本发明。
实施例一：
从脱砷反应槽进料口将工业磷酸输送至反应槽1/2液位，并保持温度70℃，从P2S5投料口按工业磷酸中砷含量的1.3倍投加五硫化二磷脱砷剂反应30分钟，然后关闭出料阀门，调整斜角喷头与脱砷反应槽底面的角度为20度，开启循环泵，工业磷酸经过循环泵输送至斜角喷头，工业磷酸在高压下经过喷嘴以高速度射出，向反应釜内已混有五硫化二磷脱砷剂的工业磷酸进行强烈喷射，实现紊流整体搅拌，使五硫化二磷脱砷剂与工业磷酸快速充分地混合反应，完成脱砷反应的磷酸经循环泵一部分输送至斜角喷头进行内循环，一部分输送至过滤车间进行过滤。
实施例二：
从脱砷反应槽进料口将工业磷酸输送至反应槽2/3液位，并保持温度80℃，从P2S5投料口按工业磷酸中砷含量的1.3倍投加五硫化二磷脱砷剂反应30分钟，然后关闭出料阀门，调整斜角喷头与脱砷反应槽底面的角度为25度，开启循环泵，工业磷酸经过循环泵输送至斜角喷头，工业磷酸在高压下经过喷嘴以高速度射出，向反应釜内已混有五硫化二磷脱砷剂的工业磷酸进行强烈喷射，实现紊流整体搅拌，使五硫化二磷脱砷剂与工业磷酸快速充分地混合反应，完成脱砷反应的磷酸经循环泵一部分输送至斜角喷头进行内循环，一部分输送至过滤车间进行过滤。
实施例三：
从脱砷反应槽进料口将工业磷酸输送至反应槽3/4液位，并保持温度85℃，从P2S5投料口按工业磷酸中砷含量的1.3倍投加五硫化二磷脱砷剂反应30分钟，然后关闭出料阀门，调整斜角喷头与脱砷反应槽底面的角度为30度，开启循环泵，工业磷酸经过循环泵输送至斜角喷头，工业磷酸在高压下经过喷嘴以高速度射出，向反应釜内已混有五硫化二磷脱砷剂的工业磷酸进行强烈喷射，实现紊流整体搅拌，使五硫化二磷脱砷剂与工业磷酸快速充分地混合反应，完成脱砷反应的磷酸经循环泵一部分输送至斜角喷头进行内循环，一部分输送至过滤车间进行过滤。
实施例四：
从脱砷反应槽进料口将工业磷酸输送至反应槽4/5液位，并保持温度90℃，从P2S5投料口按工业磷酸中砷含量的1.3倍投加五硫化二磷脱砷剂反应30分钟，然后关闭出料阀门，调整斜角喷头与脱砷反应槽底面的角度为40度，开启循环泵，工业磷酸经过循环泵输送至斜角喷头，工业磷酸在高压下经过喷嘴以高速度射出，向反应釜内已混有五硫化二磷脱砷剂的工业磷酸进行强烈喷射，实现紊流整体搅拌，使五硫化二磷脱砷剂与工业磷酸快速充分地混合反应，完成脱砷反应的磷酸经循环泵一部分输送至斜角喷头进行内循环，一部分输送至过滤车间进行过滤。
Claims (5)
1.一种连续脱砷反应方法，其特征在于：采用循环泵将工业磷酸输送至斜角喷头，工业磷酸在高压下经过喷嘴以高速度射出，向反应槽内已混有五硫化二磷脱砷剂的工业磷酸进行强烈喷射，实现整体紊流搅拌，使五硫化二磷脱砷剂与工业磷酸能够快速充分地混合反应，主要工艺操作步骤如下：
（1）将一定量的工业磷酸送至脱砷反应槽中，加热并保持一定温度；
（2）按一定比例投加脱砷剂五硫化二磷；
（3）开启循环泵，加压循环反应槽内的磷酸，利用斜角喷头以一定角度对反应槽内的工业磷酸进行喷射充分搅拌，完成脱砷反应的磷酸一部分内部循环，一部分送往过滤车间进行过滤得到脱砷磷酸。
2.根据权利要求1所述的一种连续脱砷反应方法，其特征在于：所述的一定量的工业磷酸是脱砷反应槽体积1/2～4/5的液位。
3.根据权利要求1所述的一种连续脱砷反应方法，其特征在于：所述的一定温度是控制60～100℃。
4.根据权利要求1所述的一种连续脱砷反应方法，其特征在于：所述的一定比例是脱砷剂五硫化二磷与工业磷酸中砷含量之比为1.3∶1。
5.根据权利要求1所述的一种连续脱砷反应方法，其特征在于：所述的一定角度是斜角喷头与脱砷反应槽底面的角度为10～45度。
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