CN105008273A - 通过两阶段结晶工艺进行的磷酸生产 - Google Patents

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Abstract

一种用于生产磷酸的工艺和系统。磷酸盐岩在反应釜中溶于磷酸中以形成浆料。所述浆料随后在结晶的第一阶段与硫酸发生反应以生成硫酸钙半水合物和磷酸。所述产物酸经过滤与所述半水合物相分离，然后滤饼则在第二结晶步骤中与额外的硫酸发生反应以生成二水硫酸钙(石膏)以及回收溶液。所述石膏经过滤与所述回收溶液相分离并作为副产物去除。将所述回收溶液再循环回转化罐中以及半水合物过滤步骤。进料酸罐将冲洗液、回收溶液和产物酸混合。一旦调整至目标P2O5浓度，其则被送至所述初始反应釜中以溶解所述磷酸盐岩。

Description

通过两阶段结晶工艺进行的磷酸生产
相关申请案
本申请要求于2013年3月8日提交的序列号为61/775049的美国临时申请，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明一般涉及磷酸的生产，且更特别地涉及一种采用进料酸罐总成和回收溶液罐总成以生产具有P2O5的高回收的高强度磷酸的两阶段结晶和过滤工艺。
背景技术
磷酸(H3PO4)具有一些商业用途，其涵盖从其在生产农用产品，如肥料和动物饲料的用途至其结合至食品产品中的用途。磷酸浓度可按几种方式进行表达，包括磷酸的百分比(％H3PO4)、五氧化磷的百分比(％P2O5)或磷的百分比(％P)，其可使用下列转换因子在浓度单位之间进行转换：
％H3PO4×0.724＝％P2O5
％H3PO4×0.316＝％P
％P2O5×0.436＝％P
为了进行本申请且出于一致性和简洁性，磷酸浓度将以P2O5浓度(％P2O5)进行表达。磷酸的浓度或强度限定其对特定用途的适宜性。例如，商业级磷酸具有约50-54％的P2O5浓度或纯度，而食品级P2O5则具有约54-62％的浓度或纯度。
用于农用产品，如肥料和动物饲料中的磷酸通常是通过湿法工艺生产的。在湿法工艺中，通过添加硫酸以生成磷酸和不溶的硫酸钙副产品的方式溶解或酸化开采的磷酸盐岩或磷酸盐矿，如磷酸三钙岩或磷灰石。简化形式的总的化学反应为：
Ca3(PO4)2+3H2SO4+6H2O＝3CaSO4·2H2O+H3PO4  (1A)
总的反应可被分解为两个单独的步骤。首先，在下列反应中通过磷酸盐岩与添加至工艺中和/或再循环的过量磷酸的反应形成磷酸一钙：
Ca3(PO4)2+4H3PO4＝3Ca(H2PO4)2  (2A)
其次，在下列反应中使磷酸一钙与硫酸反应以形成额外的磷酸和硫酸钙：
3Ca(H2PO4)2+3H2SO4＝3CaSO4+6H3PO4(3A)
根据各种反应物在上述反应中的每一个中的浓度和反应的温度，可按各种结晶形式获得硫酸钙副产品。两个特定形式的硫酸钙包括硫酸钙二水合物(CaSO4.2H20)或称之为石膏和硫酸钙半水合物(CaSO4.1/2H20)。前者或二水合物形式为稳定的结晶形式，其易于在工艺中进行过滤和冲洗。然而，由于其稳定的结晶形式，磷酸盐在其结构中被捕获，从而导致系统的净磷酸盐损失、降低了系统的整体效率，其反过来转化成增加的生产成本。此外，届时被磷酸盐污染的石膏可能不适于其最终用途，如用于水泥、灰泥或类似物。
另一方面，半水合物形式具有更不太稳定的结晶结构，且如果不严密监测和控制过滤条件，其则倾向于在过滤器上水合。在过滤器上的水合可导致使工艺停止和使生产成本最终增加的非过滤性质量。
因此，湿法工艺的每个步骤和其各种参数，包括反应物的浓度和反应温度，必须通过使硫酸钙副产品的可过滤性和/或磷酸盐或P2O5回收最大化而仔细地进行监测、测量和控制以减少工艺变化性。已开发出各种湿法工艺以生产磷酸，主要是要明确这些目标中的一个或多个。
例如，Lopker的美国专利号4059674涉及一种用于生产磷酸和石膏的方法，其采用了三阶段的结晶以增加磷酸盐的回收。根据摘要部分，“磷酸钙岩颗粒与再循环的磷酸和硫酸[相混合]......以形成额外的磷酸和硫酸钙二水合物(石膏)......取出石膏浆料且将产物磷酸从其进行分离并从工艺取出......石膏被传递至第一重结晶器，其中引入了硫酸且将石膏重结晶为半水合物。半水合物的浆料被传递至第二重结晶器，其中添加按如下所述而获得的水并将半水合物重结晶为石膏......”
Davister等的美国专利号4777027涉及一种用于制备磷酸和硫酸钙的连续工艺。如在第一列第5-19行所述，该方法包括“在流经反应区序列的含有硫酸钙的混合中，使磷酸钙受到硫酸和磷酸的混合物的冲击，同时分离硫酸钙并提取所生产磷酸的至少一部分......[该]硫酸钙......副产品......可特别地由二水合物、α型半水合物、Ⅱ型硬石膏或两种或三种所述结晶形式的采用极为不同的比例的混合物......所组成”如在图2中所示，各个再循环和进料线直接流入一系列反应器中的第一个反应器。
Ore等的美国专利号4853201公开了一种“从半水合物晶体回收P2O5值的工艺，该半水合物晶体是在用于制造磷酸的半水合物工艺中生成的，该工艺包括通过在结晶器中重结晶而将半水合物晶体转换成二水合物晶体，其中该结晶器具有在P2O5的基础上在约0.1％至约10％的范围中的磷酸浓度以及约0.1％至10％范围中的游离硫酸盐浓度......结晶器以低的P2O5和高硫酸盐水平运行，从而减少水合时间，其对于该工艺来说是主要的益处。
同样地，Cornelis van Es等的美国专利号3632307公开了一种工艺，其中“从磷酸盐岩通过用硫酸或硫酸和磷酸的混合物使其酸化而制备磷酸和石膏，从而在磷酸中形成CaSO4·1/2H2O(硫酸钙半水合物)的浆料。CaSO4·1/2H2O被洗至移除的粘附磷酸并是从含有磷酸和硫酸的溶液进行重结晶的，从而形成CaSO4·2H2O[石膏]。”
所有这些工艺均在工艺中使用某种再循环形式，例如从过滤步骤进行回收溶液的再循环和/或从过滤步骤进行冲洗液的再循环。这些再循环线被直接送至初始反应釜或酸化罐和/或过滤步骤。由于这些线中的每一个必须严密和准确地进行测量和监测，且因流入不同操作单元的线的体积，会快速产生工艺可控性问题。例如，如果在测量系统中具有变化性以使再循环线中的一个或多个的测量为不准确的，这则会使结晶器中的反应物的浓度偏离目标(例如，低硫酸盐水平)，其导致结晶剂无法正确地运行，从而导致例如小的晶体尺寸。反过来，这导致不良过滤或过滤变化性，其导致P2O5的损失并最终增加生产成本。同样地，如果进入的进料控制不佳，即变性化太高，那么则会发生不需要的共结晶并具有类似的下游效果，并导致酸化罐中的不良消化。
仍需要一种通过减少发生测量错误的可能性并从而减少系统和工艺的变化性而以高P2O5产出和高强度产物酸的方式生产磷酸的工艺。
发明内容
本发明的实施例涉及一种用于生产磷酸的两阶段结晶和过滤工艺。在一个实施例中，该工艺包括第一反应器，其包括矿浆料罐和其中用磷酸和可选的硫酸溶解所开采的湿岩石以生成矿浆料的溶解器。然后，浆料被送至包括结晶器和半水合物过滤系统的第一结晶器/过滤总成。在结晶器中，矿浆料与硫酸反应以生成产物磷酸和硫酸钙半水合物。在第一过滤总成中从硫酸钙半水合物提取产物酸，且将产物酸送至产物酸罐中。然后，冲洗滤饼且将冲洗液再循环回进料酸罐。
该工艺进一步包括第二结晶器/过滤总成，其包括转化罐和二水合物过滤系统。滤饼从半水合物过滤系统被送至转化罐，在转化罐中，滤饼与再循环的二水合物回收溶液和冲洗液的组合物以及硫酸相反应以按浆料的形式沉淀硫酸钙二水合物或石膏。然后，将浆料送至其中对浆料进行过滤的二水合物过滤系统且源于该初级过滤的回收溶液则被再循环回转化罐。然后，用水冲洗所过滤的石膏，并从该工艺提取石膏。随后，冲洗液也被再循环回转化罐。
该工艺进一步包括进料酸罐，其用于混合源于二水合物初级过滤的回收溶液、源于半水合物冲洗过滤的冲洗液和源于产物酸罐的产物酸。进料酸罐总成包括控制系统，其用于按需要在进料酸罐中监测或测量和调整P2O5浓度，以及温度、流速和其他工艺参数。源于进料酸罐总成在目标P2O5浓度上的进料酸被随后直接送至矿浆料罐。进料酸罐总成将监测和调节进料酸的单源提供至系统，而不是按现有技术的系统中所要求的监测各个进料酸流。
该工艺还包括用于在硫酸钙二水合物被再次引入该工艺前从硫酸钙二水合物的初级过滤获取回收溶液的回收溶液罐总成。类似于进料酸罐，回收溶液罐总成提供了在该回收溶液被再循环至转化罐中的一个或多个以作为反应物、再循环至半水合物冲洗过滤步骤以作为用于半水合物滤饼的冲洗液、以及作为输入再循环至进料酸罐之前，对该回收溶液的浓度、温度和/或流速进行调整和控制的单点。
进料酸罐总成和回收溶液罐总成中的每一个均分别将监测和调节进料酸和再循环的回收溶液的单源提供至系统，该系统产生对工艺更好的控制、在整个工艺过程在各流中具有更少的浓度变化性以及更少的过滤变化性，从而使该工艺为高效、经济和稳定的，其同时从99％或更高的磷酸盐矿产生具有39％或更高P2O5浓度和高P2O5产出的高强度酸。
本发明上面的概述并不旨在描述本发明的每个所示实施例或每个实施方式。下面的附图及具体实施方式更具体地举例说明了这些实施例。
附图说明
结合附图考虑下面有关本发明的各种实施例的详细描述可更完全地理解本发明，其中：
图1为根据本发明的一个实施例的一种用于生产磷酸的工艺的工艺流程图。
虽然本发明可被修正成各种修改和替代形式，但是在附图中以示例方式示出的细节仍进行了详细描述。然而，应理解的是本发明并不旨在将本发明限制为所述的特定实施例。相反地，本发明旨在涵盖通过所附权利要求所限定的落在本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代方案。
具体实施方式
在本发明的实施例中，一种用于生产磷酸的半水合物/二水合物工艺10(以下被称之为“HH-DH工艺10”)包括两个阶段的结晶和过滤以实现P2O5的高回收以及高强度(或高浓度)的产物酸。此外，该工艺10包括进料酸罐总成148，其包括一个或多个罐，其中在产物酸和其他再循环流作为单个进料酸流被引入初始反应器或矿浆料罐前被混合、测量和任选地进行调整，从而允许更好的工艺可控性和工艺效率，且同时减少工艺变化性和抽样误差。该工艺10还包括回收溶液罐总成144，其包括一个或多个罐，其中在源于二水合物过滤步骤132的回收溶液作为一个或多个再循环流在各点被引回至工艺10之前其被送至该罐中、进行测量和可选地进行调整。
首先，在矿浆料罐102中，将湿岩石100和调整的进料酸流150混合。湿岩石100在进入矿浆料罐102中之前可进行粉碎或以其他方式进行处理以增加磷酸盐岩的表面积以实现更好且更完全的消化。调整的进料酸流150含有源自进料酸罐总成148的具有目标P2O5浓度的再循环和产物酸流的组合物，如下面更详细的描述。在矿浆料罐102中，岩石中的CO2被释放出来，如在反应(1)中所示：
(1) CaCO3+2H3PO4→Ca2++2H2PO4 -+CO2+H2O
在矿浆料罐中去除CO2气体使得溶解器操作保持一致。
源自矿浆料罐102的矿浆料104以及再循环的结晶器浆料116(如下所述)被送至溶解器106。在溶解器106中，岩石通过磷酸被溶解成磷酸一钙浆料108(或溶解器浆料108)，如在反应(2)中所示：
(2) Ca10(PO4)6F2+12H3PO4→9Ca2++18H2PO4 -+CaF2
在溶解器106中，P2O5的浓度被保持在39％以上且Ca2+浓度被保持在约1％以使岩石溶解最大化。未溶解的岩石损失预计是或包括小于0.5％的进料岩石P2O5。
新鲜的硫酸(H2SO4)112和溶解器浆料108被送至结晶器110中。在结晶器110中，Ca2+与SO4 2-沉淀为半水石膏，如在反应(3)中所示：
(3) Ca2++SO4 2-+1/2H2O→CaSO4·1/2H2O
在结晶器100中SO4 2-的浓度被保持在约2％以实现良好的晶体生长和在后续的过滤中的良好可过滤性。由于在结晶器100中具有高P2O5浓度，磷酸二钙的共结晶也会发生，如在反应(4)中所示：
(4) Ca2++HPO4 2-→CaHPO4
如果结晶器固体被排出且未进行进一步的处理，则该反应会导致6％至8％的P2O5损失。
由半水石膏和磷酸二钙的混合物而构成的结晶器浆料114被送至半水合物过滤系统117以从该固体物分离出产物酸(H3PO4)120。产物酸120被送至产物酸罐121，在该产物酸罐121中，其用于产物酸120a的商业销售和/或其根据需要在再次进入或被再循环至工艺10之前经120b被送至进料酸罐总成148中。
在初级过滤后的118处，磷酸则保留在滤饼中。包括磷酸和过量硫酸的回收溶液146b(如在下面进一步详细描述的)用于在半水合物冲洗过滤步骤122从滤饼冲洗出磷酸，且所产生的冲洗液126则被返回至进料酸罐总成148。如果在过滤后排出滤饼且不进行进一步处理，那么在冲洗后，可溶的P2O5损失将占有P2O5损失的2％至4％。
接着，冲洗后的半水合物滤饼124、新鲜的硫酸112、二水过滤冲洗液142和调整的回收溶液146a则在转化罐128中进行混合。在转化罐128中，半水石膏和共结晶的P2O5损失溶解，如在反应(5)和(6)中所示：
(5) CaSO4·1/2H2O→Ca2++SO4 2-+1/2H2O
(6) CaHPO4+H2SO4→Ca2++SO4 2-+H3PO4
另外，二水石膏结晶，如在反应(7)中所示：
(7) Ca2++SO4 2-+2H2O→CaSO4·2H2O
在转化罐中的SO4 2-浓度被保持在约1％以上，更特别地在约3％以上，且更特别地在约5％以上以防止或抑制磷酸二钙结晶。在该浓度下，共结晶的损失预计小于进料岩石P2O5的0.5％。
包括二水石膏的转化罐浆料130被送至二水合物过滤系统131以从固体物分离出回收溶液134。接着，回收溶液134被发送至包括一个或多个罐的回收溶液罐总成144。回收溶液罐总成144允许在回收溶液134在126a再循环至转化罐128中的一个或多个、在126b至半水合物冲洗过滤步骤122和/或在126c至进料酸罐总成148之前，实现对回收溶液134的浓度、温度和/或流动进行单个点的调整和控制。
在初级过滤132后，回收溶液则保留在滤饼中。水138，如源于界区的淡水、工艺水和/或其他适用水源用于在冲洗过滤步骤136从滤饼冲洗该回收溶液且所产生的冲洗液142则被返回至转化罐128。在冲洗后，可溶的P2O5损失预计小于进料岩石P2O5的0.5％。从冲洗过滤步骤136提取出二水石膏140。
如上面所提及的，在工艺10的开始，包括一个或多个罐的进料酸罐总成148将调整的进料酸流150提供至矿浆料罐102以作为单个进料酸流150。调整的进料酸流150是由进料酸罐总成148中的混合流所构成的，根据需要其包括源自半水合物冲洗过滤步骤122的半水合物冲洗液126、源于回收溶液罐总成144的调整的回收溶液146c以及源自产物酸罐121的产物酸120b。通过结合进料酸罐总成148，酸进料或进料酸流150被简化为单源，其允许对进料酸流150进行更好的控制和实现更一致的浓度。换句话说，进料酸罐总成148充当用于进料酸流150的缓冲器，其允许在进入矿浆料罐102之前在罐总成148对酸或反应物的浓度、流动和/或温度进行调整。
此外，与直接流入矿浆料罐102的多个流相反，使用进料酸罐总成148以生产单个调整的进料酸流150要求用于监测进料酸流150的浓度和流动的单个测量系统。这消除了对在现有技术的工艺中所需要的复杂测量和控制系统的需要。在现有技术中，需要单独的仪器或测量系统以测量或监测至初始反应器或酸化罐中的每个进料，其增加了仪器或测量/抽样错误的可能性。通过使用进料酸罐总成148，仅有单个进料酸流(或P2O5浓度)需要监测和控制，从而减少了测量误差的可能性并减少了控制的变化性，其反过来减少了在整个工艺10的单位操作的浓度中的变化性，如在溶解器106、结晶器110和/或转化罐128中的变化性。这导致更好的控制和在半水和二水石膏的过滤性中具有更少的变化性，从而创建更经济和更好控制的工艺和总的更高的P2O5产出。
同样地，回收溶液罐总成144还充当缓冲器以监测至转化罐128中的输入流146a以及至半水合物冲洗过滤步骤122的输入流146b和至进料酸罐总成148的输入流146c。在重新进入工艺10之前在单点对回收溶液134的浓度、流动和温度中的一个或多个进行控制允许减少在系统中导致采样和测量误差的来源，这减少了工艺变化性并增加了工艺效率。
根据本发明的一个非限制性实施例，控制系统包括对上述单位操作中每一个的流动进行控制。然而，也可考虑可替代控制系统且下述控制系统仅用于示例的目的。
矿浆料罐102
矿浆料104至溶解器106的流动是由操作者控制的，从而调整至目标工厂速率。湿岩石100至矿浆料罐102的流动是按与矿浆料104至溶解器106的流动成比率的方式进行控制的。矿浆料罐的液位控制湿岩石100与矿浆料104的比率。
进料酸流150至矿浆料罐102的流动是按与湿岩石100至矿浆料罐102的流动成比率的方式进行控制的。矿浆料罐的固体物是由操作者调整进料酸流150与湿岩石100的比率而进行控制的。结晶器的固体物是通过调整矿浆料罐的固体物目标而进行控制的。
进料酸罐总成148
产物酸经120b至进料酸罐148的流动是由进料酸罐的液位以成梯级的方式进行控制的。回收溶液146c的流动是按与产物酸120b至罐总成148的流动成比率的方式进行控制的。进料酸罐的P2O5浓度随后是由操作者调整回收溶液与产物酸的比率而进行控制的。结晶器的P2O5浓度随后是通过简单地调整进料酸P2O5浓度目标-与P2O5的多源情况相反的单源。
溶解器106
结晶器浆料116至溶解器106的流动是按与矿浆料104至溶解器106的流动成比率的方式进行控制的。溶解器的Ca2+浓度是通过操作者调整结晶器浆料116与矿浆料104的比率而进行控制的。
溶解器浆料108至结晶器110的流动是由溶解器106中的水平以成梯级的方式进行控制的。
结晶器110
硫酸112至结晶器110的流动是按与矿浆料104至溶解器106的流动成比率的方式进行控制的。结晶器的SO4 2-浓度是通过操作者调整硫酸112与矿浆料104的比率而进行控制的。
在结晶器中的压力是由结晶器的温度以成梯级的方式进行控制的。结晶器的温度是通过操作者进行设置的。
半水合物过滤器117
结晶器浆料114至半水合物初级或HH初级过滤器118的流动是由结晶器110中的液位以成梯级的方式进行控制的。
调整的回收溶液146b至HH冲洗过滤器122的流动是按与结晶器浆料114至HH过滤器119的流动成比率的方式进行控制的。HH冲洗液的P2O5浓度是通过操作者调整回收溶液146b与结晶器浆料114的比率而进行控制的。HH冲洗液126的流动导向进料酸罐总成148。
HH过滤器的速度是按与结晶器浆料114至HH初级过滤器118的流动成比率的方式进行控制的。HH滤饼的厚度是通过操作者调整过滤器的速度与结晶器浆料的比率而进行控制的。回收溶液126至进料酸罐总成148的流动是通过调整HH滤饼的厚度目标而进行控制的。
转化罐128
调整的回收溶液146a至转化罐128的流动是由操作者进行调整的，从而控制转化罐的固体物。
硫酸112至转化罐128的流动是按与调整的回收溶液146a和DH冲洗液142至转化罐128的总流动与比率的方式控制的。转化罐的SO4 2-浓度是通过操作者调整硫酸112与回收溶液146a和DH冲洗液142的比率而进行控制的。
二水合物过滤器131
转化罐浆料130至脱水或DH初级过滤器132的流动是由转化罐128中的液位以成梯级的方式进行控制的。
水138至DH过滤器136的流动是按与转化浆料130至DH过滤器132的流动成比率的方式进行控制的。回收溶液罐总成144的液位将控制水138与转化浆料130的比率。
DH冲洗液142的流动导向转化罐128。
DH过滤器的速度是按与转化浆料130至DH过滤器132的流动成比率的方式进行控制的。DH滤饼的厚度是通过操作者调整过滤器的速度与转化浆料的比率而进行控制的。调整的回收溶液146a至转化罐128的流动是通过调整DH滤饼的厚度目标而进行控制的。
产物酸罐121
产物酸120a至界区的流动是通过产物酸罐的液位以成梯级的方式进行控制的。
通过减少过滤器的变化性和进料酸浓度的变化性，HH-DH工艺10制造出磷酸，其具有在约35％至约45％范围中的P2O5浓度且更特别地为约39％P2O5或更大的>99％P2O5的回收。
本文已描述了系统、装置和方法的各种实施例。这些实施例是按示例的方式而给出的且并不旨在限制本发明的范围。此外，应该理解的是已描述的实施例的各种特性可按各种方式进行组合以产生无数其他的实施例。此外，虽然已描述了与所公开的实施例一起使用的各种材料、尺寸、形状、配置和位置等，但也可在不超越本发明范围的情况下利用除所公开的那些以外的材料、尺寸、形状、配置和位置等。
相关领域的普通技术人员将认识到本发明可包括比在上述任何个别的实施例中所示特性更少的特性。本文所公开的实施例不意味着是其中可形成或组合本发明的各种特性的方式的详尽介绍。因此，如本领域的普通技术人员所理解的，实施例并不是相互排斥的特性组合；相反地，本发明可包括从不同的个别实施例所选的不同的个别特性的组合。
通过上述文献引用所进行的任何并入是受到限制的，从而使与本文所公开内容的明确表示相反的主题不会并入本文。通过上述文献引用所进行的任何并入是进一步受到限制的，从而不会通过引用将包括在文献中的权利要求并入本文。通过上述文献引用所进行的任何并入仍是进一步受到限制的，从而不会通过引用将文献中提供的任何定义并入本文，除非在本文中明确包括的以外。

Claims (18)

1.一种用于生产磷酸的方法，其包括：
调整在进料酸罐中进料酸的一个或多个进料酸变量以形成调整的进料酸，所述进料酸罐具有多个进入酸流；
将所述调整的进料酸从所述进料酸罐供给至浆料罐，其中磷酸盐岩用所述进料酸溶解以形成磷酸盐浆料；
使所述磷酸盐浆料结晶以形成结晶器浆料；
使所述结晶器浆料进行一系列的过滤和冲洗步骤以形成产物酸以及脱水石膏；以及
在产物酸罐中收集所述产物酸，其中所述产物酸的一部分被供给至所述进料酸罐以作为所述进入酸流中的一个。
2.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述磷酸盐浆料进一步包括：
通过在溶解罐中将P2O5的浓度保持在39％以上并保持Ca2+浓度为约1％而使未溶解的磷酸盐岩的损失最小化至小于0.5％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中使所述磷酸盐浆料结晶以形成结晶器浆料的步骤进一步包括：
将硫酸加入在结晶罐中的所述磷酸盐浆料，其中SO4 2-浓度在所述结晶罐中被保持为约2％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中使所述结晶器浆料进行一系列的过滤和冲洗步骤的步骤进一步包括：
将所述结晶器浆料供给至半水合物过滤系统以形成所述产物酸、第一冲洗液和半水合物滤饼；以及
将所述半水合物滤饼供给至脱水过滤系统以形成所述脱水石膏、第二冲洗液和回收溶液。
5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：
将所述第一冲洗液供给至所述进料酸罐以作为所述进入酸流中的一个。
6.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：
将所述回收溶液供给至回收溶液罐；以及
调整在所述回收溶液罐中所述回收溶液的一个或多个回收溶液变量以形成调整的回收溶液。
7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：
将所述调整的回收溶液从所述回收溶液罐供给至所述进料酸罐以作为所述多个进入酸流中的一个。
8.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：
将所述调整的回收溶液从所述回收溶液罐供给至所述半水合物过滤系统。
9.根据权利要求6所述的方法，其中将所述结晶器浆料供给至半水合物过滤系统进一步包括：
过滤所述结晶器浆料以从所述半水合物滤饼分离出所述产物酸；
用所述调整的回收溶液冲洗所述滤饼以从所述半水合物滤饼去除残余的产物酸以形成所述第一冲洗液；以及
将所述第一冲洗液供给至所述进料酸罐以作为所述多个进酸流中的一个。
10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：
在转化罐中将所述半水合物滤饼与硫酸、所述调整的回收溶液和所述第二冲洗液相混合，其中SO4 2-浓度被保持在约1％以上以抑制磷酸二钙的结晶。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述一个或多个进料酸变量选自基本上由下列所组成的组：进料酸罐的液位和进料酸罐的P2O5浓度。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述一个或多个回收溶液变量选自基本上由下列所组成的组：回收罐的液位、回收罐的温度以及所述回收溶液的流速。
13.一种用于生产磷酸的系统，其包括：
含有调整的进料酸的进料酸罐，所述进料酸罐具有多个输入流，其中所述进料酸罐适于调整一个或多个进料酸变量以形成所述调整的进料酸；
浆料罐，其用于以所述调整的进料酸溶解磷酸盐岩以形成磷酸盐浆料；
结晶器，其用于使所述磷酸盐浆料结晶以形成结晶器浆料；
半水合物过滤系统，其用于从所述结晶器浆料分离产物酸、第一冲洗液和半水合物滤饼，其中所述第一冲洗液被供给至所述进料酸罐以作为所述多个输入流中的一个；
转化罐，其用于混合所述半水合物滤饼以形成转化罐浆料；
二水合物过滤系统，其用于分离所述转化罐浆料以形成脱水石膏、第二冲洗液和回收溶液；以及
含有调整的回收溶液的回收罐，所述回收罐接收所述回收溶液，其中所述回收罐适于调整一个或多个回收溶液变量以形成所述调整的回收溶液，且其中所述调整的回收溶液被供给至所述进料酸罐以作为所述多个输入流中的一个。
14.根据权利要求14所述的系统，其进一步包括：
产物酸罐，其用于接收所述产物酸，其中所述产物酸的一部分被供给至所述进料酸罐以作为所述多个输入流中的一个。
15.根据权利要求14或15所述的系统，其中所述调整的回收溶液被供给至所述半水合物过滤系统。
16.根据权利要求14-16中任一项所述的系统，其中所述调整的回收溶液被供给至所述转化罐。
17.根据权利要求14-17中任一项所述的方法，其中所述一个或多个进料酸变量选自基本上由下列所组成的一组：进料酸罐的液位和进料酸罐的P2O5浓度。
18.根据权利要求14-18中任一项所述的方法，其中所述一个或多个回收溶液变量是选自基本上由下列所组成的一组：回收罐的液位、回收罐的温度以及所述回收溶液的流速。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107840316A (zh) * 2017-10-30 2018-03-27 安徽六国化工股份有限公司 一种二步法二水湿法磷酸生产工艺
CN113185160A (zh) * 2021-04-21 2021-07-30 中国五环工程有限公司 控制半水石膏粗大结晶的方法
CN114728792A (zh) * 2019-10-17 2022-07-08 奥斯特拉营养康复技术有限公司 用于磷酸盐加工的系统和方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105036101B (zh) * 2015-08-11 2017-07-21 中国五环工程有限公司 半水‑二水法湿法磷酸生产工艺及其系统
CN112897490B (zh) * 2021-04-02 2022-02-11 中国五环工程有限公司 多重结晶半水-二水生产湿法磷酸的方法及半水-二水湿法磷酸生产系统
CN113173566B (zh) * 2021-04-21 2022-03-25 中国五环工程有限公司 一种高收率水合晶相重构湿法磷酸生产工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3632307A (en) * 1969-04-09 1972-01-04 Albatros Super Fosfaatfabrieke Process for the preparation of phosphoric acid and gypsum from phosphate rock
CN87102928A (zh) * 1986-12-08 1988-06-22 三井东压化学株式会社 高浓磷酸的生产方法
US5395603A (en) * 1993-04-21 1995-03-07 Imc Fertilizer, Inc. Automatic control system for a chemical process, especially a wet process phosphoric acid plant

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4277448A (en) * 1977-12-29 1981-07-07 Occidental Petroleum Corporation Phosphoric acid process with high circulation rates
LU84713A1 (fr) * 1983-03-25 1984-11-14 Prayon Soc Procede et preparation d'acide phosphorique et de sulfate de calcium hemihydrate alpha
DE3583209D1 (de) * 1984-11-05 1991-07-18 Prayon Dev Sa Kontinuierliches verfahren zur herstellung von phosphorsaeure und von calciumsulfat.
CN1340457A (zh) * 2000-09-01 2002-03-20 山东鲁北企业集团总公司 一种磷酸生产工艺
BE1019055A3 (fr) * 2009-12-02 2012-02-07 Prayon Technologies Procede de production d'acide phosphorique.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3632307A (en) * 1969-04-09 1972-01-04 Albatros Super Fosfaatfabrieke Process for the preparation of phosphoric acid and gypsum from phosphate rock
CN87102928A (zh) * 1986-12-08 1988-06-22 三井东压化学株式会社 高浓磷酸的生产方法
US5395603A (en) * 1993-04-21 1995-03-07 Imc Fertilizer, Inc. Automatic control system for a chemical process, especially a wet process phosphoric acid plant

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李志刚: "美国西方化学公司半水磷酸装置的生产现状", 《磷肥与复肥》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107840316A (zh) * 2017-10-30 2018-03-27 安徽六国化工股份有限公司 一种二步法二水湿法磷酸生产工艺
CN114728792A (zh) * 2019-10-17 2022-07-08 奥斯特拉营养康复技术有限公司 用于磷酸盐加工的系统和方法
CN113185160A (zh) * 2021-04-21 2021-07-30 中国五环工程有限公司 控制半水石膏粗大结晶的方法
CN113185160B (zh) * 2021-04-21 2022-03-29 中国五环工程有限公司 控制半水石膏粗大结晶的方法

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