CN105668535A - 一种湿法磷酸浓缩方法以及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及湿法磷酸浓缩技术领域,尤其是一种湿法磷酸浓缩方法以及装置,通过对浓缩装置采用浓酸沉淀单元与二级酸泵连接,二级酸泵与浓缩机构连接,浓缩机构与成品酸沉淀单元连接;结合对湿法磷酸由进料口进入的浓度、比重、含固量进行限定,以及限定在处理过程中的流量、处理时间,使得其对湿法磷酸浓缩的效果比传统的湿法磷酸浓缩效果较优,具体体现在:在处理75万吨的量时,其将会少产生55675.85吨含固量,并且含固量可少带走59140.87吨清酸,使得浓清酸的得率提高8个百分点左右,降低了湿法磷酸中清酸的损失率,降低了成本。

Description

一种湿法磷酸浓缩方法以及装置
技术领域
本发明涉及湿法磷酸浓缩技术领域,尤其是一种湿法磷酸浓缩方法以及装置。
背景技术
现有技术中的湿法磷酸生产过程是将浆萃取生产工艺中出来的稀酸用泵计量泵送至石墨换热器中,利用蒸汽作为热源,管程走磷酸、壳程走蒸汽、通过列管式石墨换热器进行热量交换,为轴流泵提供动能,控制石墨换热器进口的蒸汽温度、压力、蒸汽流量、稀酸流量、出酸量、液位以及闪真空度,使得稀酸中的水分散失,浓缩成酸浓为44.5%的五氧化二磷含量,含固达到7.11%,比重1.62的产品。
在这一过程中,由于磷酸的粘度是随浓度和温度的升高而增加,部份杂质在浓缩过程中因水份蒸发而达到过饱和状态、结晶析出,导致石墨换热器在使用10天左右后,其内壁结垢增厚率较大,导致传热能力下降,缩短了浓缩装置的正常运行时间,甚至会被迫停机进行化学浸泡清洗、机械高压疏通、人工清理,使得对湿法磷酸进行浓缩处理的劳动强度较大,成本较高,处理的效率较低;并且还会使得在清洗处理过程中,导致石墨换热器的部分结构遭受破坏,使得石墨换热的使用寿命缩短,增大了湿法磷酸浓缩成本;除此之外,其对浓缩处理后的浓清酸中的含固量较高,固体废渣带走清酸的量较多,导致获得的浓清酸的量少,品质较差。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题,本发明提供一种湿法磷酸浓缩方法以及装置。
具体是通过以下技术方案得以实现的:
一种湿法磷酸浓缩装置,具体的结构组成和连接关系为:浓酸沉淀单元与二级酸泵连接,二级酸泵与浓缩机构连接,浓缩机构与成品酸沉淀单元连接;其中浓酸沉淀单元由浓酸罐a、浓酸罐b、浓酸罐c组成,浓酸罐a与浓酸罐b相邻,并且在浓酸罐a与浓酸罐b相对的浓酸罐a和浓酸罐b的侧壁上设置有阀门,并且依次由浓酸罐a和浓酸罐b的底部向上为一层阀、二层阀、三层阀以及最顶端的溢流阀,溢流阀与三层阀并联成一个管道,一层阀与二层阀并联成一个管路;再将管路和管道并联后进入供酸泵,供酸泵的出口端与插管c的进口端相连接,插口c插入浓酸罐c,并在浓酸罐c的侧壁上设置一层阀、二层阀、三层阀和溢流阀,溢流阀与三层阀并联成一个管道,一层阀与二层阀并联成一个管路,管道和管路均与二级酸泵相连接;在浓酸罐a、浓酸罐b、浓酸罐c的底部设置分别设置有倒渣泵,倒渣泵的出口端与萃取槽相连接;浓酸罐a中设置有插管a;浓酸罐b中设置有插管b;插管a和插管b的进口并联成一个管道后与进料口连通;
二级酸泵由泵a、泵b、泵c并联组成;其中浓酸罐c侧壁上的溢流阀与三层阀并联成一个管道,一层阀与二层阀并联成一个管路后,管路分为两个支流,其中一个支流与管道并联成一个管后,与泵a的进入端连接;管路的另外一个支流再次被分成两个支流,其中一个支流与泵b连通,另外一个支流与泵c连接;并且由泵a、泵b、泵c分别引出一条管线;
浓缩机构由两个浓缩单元组成,其中一个浓缩单元的机构组成为:石墨换热器、石墨换热器的入口端与闪蒸器连接、石墨换热器的出口端与轴流泵连接,闪蒸器的底部与循环槽连接、循环槽的底部通过酸管与轴流泵连接;循环槽的顶部还通过沫液管与除沫器的底部连接;除沫器的侧壁通过沫管与闪蒸器的顶部连接,除沫器的顶部设置有去脱氟塔的出口;循环槽的侧壁上设置有通管a,轴流泵的底部设置有通管b,通管a和通管b并联成主通管;再将两个单元出来的主通管并联成总通管;
上述由泵a、泵b、泵c分别引出的管线与浓缩机构的连接关系是:泵a引出的管线和泵b引出的管线分别进入两个浓缩单元的石墨换热器的入口处;泵c引出的管线在形成两条分支之后,分别与两个浓缩单元的石墨换热器的入口连通;
上述的总通管分别分支成两条支路后,分别进入成品酸沉淀单元中的插管d和插管e,插管d和插管e分别插入两个浓酸罐中,并在浓酸罐的底部设置倒渣泵,倒渣泵的出口端与渣酸罐连接;两个浓酸罐相对的两侧壁上设置有由浓酸罐底部向上的一层阀、二层阀、三层阀和溢流阀;溢流阀与三层阀相并联形成管道,一层阀与二层阀相并联形成管路,管道与管路并联后进入供酸泵,供酸泵与成品出口连接。
上述的湿法磷酸浓缩装置用于浓缩湿法磷酸的方法,控制进料口的酸的比重为1.52、酸的质量浓度,以五氧化二磷的含量计为35-37%、酸中的含固量为3-4.5%;再经过将酸通过插管a和插管b泵入浓酸罐a和浓酸罐b中后,使得酸在浓酸罐a和浓酸罐b中沉降停留,待时间达到5-6h后,将浓酸罐a和浓酸罐b底部出来的渣经过倒渣泵送入到萃取槽中,并使得浓酸罐a和浓酸罐b中的上清液,经过一层阀、二层阀、三层阀和溢流阀的作用,使得其通过供酸泵泵入浓酸罐c中,使得浓酸罐a和浓酸罐b中出来的上清液在浓酸罐c中混合沉降,使得其由于磷酸所处的环境不一样,其中含有的杂质得到进一步的脱除处理,待其在浓酸罐c中停留3-4h后,将其通过二级酸泵调整后,使得其从浓酸罐c中出来的上清液的含固量为1.5%,比重为1.5,酸的质量浓度,以五氧化二磷计为37.5%,并泵送入浓缩机构中,控制闪蒸器中的液位为60-70%,泵入浓缩装置中的酸流量为60-70m3/h,待浓缩装置中的浓缩酸出来后,其酸的浓度,以五氧化二磷计为44.5%,比重为1.59,含固量为4%,即可。
与现有技术相比,其技术效果体现在:
通过对浓缩装置采用浓酸沉淀单元与二级酸泵连接,二级酸泵与浓缩机构连接,浓缩机构与成品酸沉淀单元连接;结合对湿法磷酸由进料口进入的浓度、比重、含固量进行限定,以及限定在处理过程中的流量、处理时间,使得其对湿法磷酸浓缩的效果比传统的湿法磷酸浓缩效果较优,具体体现在:在处理75万吨的量时,其将会少产生55675.85吨含固量,并且含固量可少带走59140.87吨清酸,使得浓清酸的得率提高8个百分点左右,降低了湿法磷酸中清酸的损失率,降低了成本。
本发明的优点是经过多级沉淀和浓缩,使得石墨换热器的换热能力得到保障,避免换热器中因为含固量较高,以及浓缩过程的粘度增大等原因导致换热器堵塞;降低了对浓缩装置进行检修的成本和劳动强度,延长了换热器的使用寿命,降低了对湿法磷酸浓缩成本。
附图说明
图1为本发明的湿法磷酸浓缩装置结构示意图。
1-萃取槽2-倒渣泵3-浓酸罐a4-浓酸罐b5-浓酸罐c6-插管a7-插管b8-插管c9-一层阀10-二层阀11-三层阀12-供酸泵13-二级酸泵13-1-泵a13-2-泵b13-3-泵c14-浓缩机构14-1-除沫器14-2-闪蒸器14-3-循环槽14-4-石墨换热器14-5-轴流泵14-6-去脱氟塔14-7-沫管14-8-沫液管14-9-酸管14-10-入口14-11-出口15-进料口16-成品出口17-酸路管18-插管d19-插管e20-渣酸罐。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定,但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
如图1所示,一种湿法磷酸浓缩装置,具体的结构组成和连接关系为:浓酸沉淀单元与二级酸泵连接,二级酸泵与浓缩机构连接,浓缩机构与成品酸沉淀单元连接;其中浓酸沉淀单元由浓酸罐a3、浓酸罐b4、浓酸罐c5组成,浓酸罐a3与浓酸罐b4相邻,并且在浓酸罐a3与浓酸罐b4相对的浓酸罐a3和浓酸罐b4的侧壁上设置有阀门,并且依次由浓酸罐a3和浓酸罐b4的底部向上为一层阀9、二层阀10、三层阀11以及最顶端的溢流阀,溢流阀与三层阀11并联成一个管道,一层阀9与二层阀10并联成一个管路;再将管路和管道并联后进入供酸泵12,供酸泵12的出口端与插管c8的进口端相连接,插口c8插入浓酸罐c5,并在浓酸罐c5的侧壁上设置一层阀9、二层阀10、三层阀11和溢流阀,溢流阀与三层阀11并联成一个管道,一层阀与二层阀并联成一个管路,管道和管路均与二级酸泵相连接;在浓酸罐a3、浓酸罐b4、浓酸罐c5的底部设置分别设置有倒渣泵2,倒渣泵2的出口端与萃取槽1相连接;浓酸罐a3中设置有插管a6;浓酸罐b4中设置有插管b7;插管a6和插管b7的进口并联成一个管道后与进料口15连通;
二级酸泵13由泵a13-1、泵b13-2、泵c13-3并联组成;其中浓酸罐c5侧壁上的溢流阀与三层阀并联成一个管道,一层阀与二层阀并联成一个管路后,管路分为两个支流,其中一个支流与管道并联成一个管后,与泵a13-1的进入端连接;管路的另外一个支流再次被分成两个支流,其中一个支流与泵b13-2连通,另外一个支流与泵c13-3连接;并且由泵a13-1、泵b13-2、泵c13-3分别引出一条管线;
浓缩机构14由两个浓缩单元组成,其中一个浓缩单元的机构组成为:石墨换热器14-4、石墨换热器14-4的入口14-10端与闪蒸器14-2连接、石墨换热器14-4的出口14-11端与轴流泵14-5连接,闪蒸器14-2的底部与循环槽14-3连接、循环槽14-3的底部通过酸管14-9与轴流泵14-5连接;循环槽的顶部还通过沫液管14-8与除沫器14-1的底部连接;除沫器14-1的侧壁通过沫管14-7与闪蒸器14-2的顶部连接,除沫器14-1的顶部设置有去脱氟塔14-6的出口;循环槽14-3的侧壁上设置有通管a,轴流泵14-5的底部设置有通管b,通管a和通管b并联成主通管;再将两个单元出来的主通管并联成总通管;
上述由泵a13-1、泵b13-2、泵c13-3分别引出的管线与浓缩机构的连接关系是:泵a13-1引出的管线和泵b13-2引出的管线分别进入两个浓缩单元的石墨换热器14-4的入口14-10处;泵c13-3引出的管线在形成两条分支之后,分别与两个浓缩单元的石墨换热器14-4的入口14-10连通;
上述的总通管分别分支成两条支路后,分别进入成品酸沉淀单元中的插管d18和插管e19,插管d18和插管e19分别插入两个浓酸罐中,并在浓酸罐的底部设置倒渣泵2,倒渣泵的出口端与渣酸罐20连接;两个浓酸罐相对的两侧壁上设置有由浓酸罐底部向上的一层阀9、二层阀10、三层阀11和溢流阀;溢流阀与三层阀11相并联形成管道,一层阀9与二层阀10相并联形成管路,管道与管路并联后进入供酸泵12,供酸泵12与成品出口16连接。
实施例2
如图1所示,上述的湿法磷酸浓缩装置用于浓缩湿法磷酸的方法,控制进料口的酸的比重为1.52、酸的质量浓度,以五氧化二磷的含量计为35-37%、酸中的含固量为3-4.5%;再经过将酸通过插管a和插管b泵入浓酸罐a和浓酸罐b中后,使得酸在浓酸罐a和浓酸罐b中沉降停留,待时间达到5-6h后,将浓酸罐a和浓酸罐b底部出来的渣经过倒渣泵送入到萃取槽中,并使得浓酸罐a和浓酸罐b中的上清液,经过一层阀、二层阀、三层阀和溢流阀的作用,使得其通过供酸泵泵入浓酸罐c中,使得浓酸罐a和浓酸罐b中出来的上清液在浓酸罐c中混合沉降,使得其由于磷酸所处的环境不一样,其中含有的杂质得到进一步的脱除处理,待其在浓酸罐c中停留3-4h后,将其通过二级酸泵调整后,使得其从浓酸罐c中出来的上清液的含固量为1.5%,比重为1.5,酸的质量浓度,以五氧化二磷计为37.5%,并泵送入浓缩机构中,控制闪蒸器中的液位为60-70%,泵入浓缩装置中的酸流量为60-70m3/h,待浓缩装置中的浓缩酸出来后,其酸的浓度,以五氧化二磷计为44.5%,比重为1.59,含固量为4%,即可。
本发明的主要原理是对湿法磷酸进行二级浓缩的装置和方法,该二级浓缩的装置和方法主要是针对磷酸的粘度是随浓度和温度的升高而增加,部份杂质在浓缩过程中因水份蒸发而达到过饱和状态、结晶析出,进而导致换热器在使用10天以后,其换热器的内壁管会增厚,导致热传递能力下降,使得在生产过程中,常常需要停车清洗,并且在清洗过程中,主要采用的化学浸泡清洗、机械高压疏通、人工清理,导致处理过程中的成本较高,难度较大;并且还会因为处理方式不恰当,导致石墨换热器的换热能力较差,缩短了石墨换热器的使用寿命;并且,本发明还结合现有湿法磷酸浓缩方法与本发明的湿法磷酸浓缩方法进行浓缩对比实验,以生产五氧化二磷75吨的量,开机300天后,其结果如表1所示:
表1
由表1的数据显示可以看出,本发明的浓缩方法比现有的浓缩方法少产生5567.85吨含固量,含固可少带走59140.87吨清酸,并且能够使得浓清酸的得率提高8个百分点左右。

Claims (2)

1.一种湿法磷酸浓缩装置,其特征在于,具体的结构组成和连接关系为:浓酸沉淀单元与二级酸泵连接,二级酸泵与浓缩机构连接,浓缩机构与成品酸沉淀单元连接;其中浓酸沉淀单元由浓酸罐a(3)、浓酸罐b(4)、浓酸罐c(5)组成,浓酸罐a(3)与浓酸罐b(4)相邻,并且在浓酸罐a(3)与浓酸罐b(4)相对的浓酸罐a(3)和浓酸罐b(4)的侧壁上设置有阀门,并且依次由浓酸罐a(3)和浓酸罐b(4)的底部向上为一层阀(9)、二层阀(10)、三层阀(11)以及最顶端的溢流阀,溢流阀与三层阀(11)并联成一个管道,一层阀(9)与二层阀(10)并联成一个管路;再将管路和管道并联后进入供酸泵(12),供酸泵(12)的出口端与插管c(8)的进口端相连接,插口c(8)插入浓酸罐c(5),并在浓酸罐c(5)的侧壁上设置一层阀(9)、二层阀(10)、三层阀(11)和溢流阀,溢流阀与三层阀(11)并联成一个管道,一层阀与二层阀并联成一个管路,管道和管路均与二级酸泵相连接;在浓酸罐a(3)、浓酸罐b(4)、浓酸罐c(5)的底部设置分别设置有倒渣泵(2),倒渣泵(2)的出口端与萃取槽(1)相连接;浓酸罐a(3)中设置有插管a(6);浓酸罐b(4)中设置有插管b(7);插管a(6)和插管b(7)的进口并联成一个管道后与进料口(15)连通;
二级酸泵(13)由泵a(13-1)、泵b(13-2)、泵c(13-3)并联组成;其中浓酸罐c(5)侧壁上的溢流阀与三层阀并联成一个管道,一层阀与二层阀并联成一个管路后,管路分为两个支流,其中一个支流与管道并联成一个管后,与泵a(13-1)的进入端连接;管路的另外一个支流再次被分成两个支流,其中一个支流与泵b(13-2)连通,另外一个支流与泵c(13-3)连接;并且由泵a(13-1)、泵b(13-2)、泵c(13-3)分别引出一条管线;
浓缩机构(14)由两个浓缩单元组成,其中一个浓缩单元的机构组成为:石墨换热器(14-4)、石墨换热器(14-4)的入口(14-10)端与闪蒸器(14-2)连接、石墨换热器(14-4)的出口(14-11)端与轴流泵(14-5)连接,闪蒸器(14-2)的底部与循环槽(14-3)连接、循环槽(14-3)的底部通过酸管(14-9)与轴流泵(14-5)连接;循环槽的顶部还通过沫液管(14-8)与除沫器(14-1)的底部连接;除沫器(14-1)的侧壁通过沫管(14-7)与闪蒸器(14-2)的顶部连接,除沫器(14-1)的顶部设置有去脱氟塔(14-6)的出口;循环槽(14-3)的侧壁上设置有通管a,轴流泵(14-5)的底部设置有通管b,通管a和通管b并联成主通管;再将两个单元出来的主通管并联成总通管;
上述由泵a(13-1)、泵b(13-2)、泵c(13-3)分别引出的管线与浓缩机构的连接关系是:泵a(13-1)引出的管线和泵b(13-2)引出的管线分别进入两个浓缩单元的石墨换热器(14-4)的入口(14-10)处;泵c(13-3)引出的管线在形成两条分支之后,分别与两个浓缩单元的石墨换热器(14-4)的入口(14-10)连通;
上述的总通管分别分支成两条支路后,分别进入成品酸沉淀单元中的插管d(18)和插管e(19),插管d(18)和插管e(19)分别插入两个浓酸罐中,并在浓酸罐的底部设置倒渣泵(2),倒渣泵的出口端与渣酸罐(20)连接;两个浓酸罐相对的两侧壁上设置有由浓酸罐底部向上的一层阀(9)、二层阀(10)、三层阀(11)和溢流阀;溢流阀与三层阀(11)相并联形成管道,一层阀(9)与二层阀(10)相并联形成管路,管道与管路并联后进入供酸泵(12),供酸泵(12)与成品出口(16)连接。
2.如权利要求1所述的湿法磷酸浓缩装置用于浓缩湿法磷酸的方法,其特征在于,控制进料口(15)的酸的比重为1.52、酸的质量浓度,以五氧化二磷的含量计为35-37%、酸中的含固量为3-4.5%;再经过将酸通过插管a(6)和插管b(7)泵入浓酸罐a(3)和浓酸罐b(4)中后,使得酸在浓酸罐a和浓酸罐b中沉降停留,待时间达到5-6h后,将浓酸罐a和浓酸罐b底部出来的渣经过倒渣泵(2)送入到萃取槽(1)中,并使得浓酸罐a和浓酸罐b中的上清液,经过一层阀、二层阀、三层阀和溢流阀的作用,使得其通过供酸泵(12)泵入浓酸罐c中,使得浓酸罐a和浓酸罐b中出来的上清液在浓酸罐c中混合沉降,使得其由于磷酸所处的环境不一样,其中含有的杂质得到进一步的脱除处理,待其在浓酸罐c中停留3-4h后,将其通过二级酸泵(13)调整后,使得其从浓酸罐c中出来的上清液的含固量为1.5%,比重为1.5,酸的质量浓度,以五氧化二磷计为37.5%,并泵送入浓缩机构(14)中,控制闪蒸器中的液位为60-70%,泵入浓缩装置中的酸流量为60-70m3/h,待浓缩装置中的浓缩酸出来后,其酸的浓度,以五氧化二磷计为44.5%,比重为1.59,含固量为4%,即可。
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