CN109052354A

CN109052354A - 湿法浓缩磷酸脱氟生产工艺

Info

Publication number: CN109052354A
Application number: CN201811183743.1A
Authority: CN
Inventors: 赵军
Original assignee: China Wuhuan Engineering Co Ltd
Current assignee: China Wuhuan Engineering Co Ltd
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2018-12-21

Abstract

本发明公开了一种湿法浓缩磷酸脱氟生产工艺，解决了现有磷酸脱氟存在的工艺不连续、脱氟效率低、磷酸消耗大等问题。技术方案包括将磷酸和来自一级脱氟塔的一次循环酸加入反应槽中，与加入脱氟剂混合反应后得到混合酸，所述脱氟剂由二氧化硅和硫酸组成，所述反应时间为50‑60min；将反应后的混合酸送入加热器中与低压蒸汽间接换热至100‑105℃；将换热后的混合酸先送入一级脱氟塔进行一次脱氟，塔底部分混合酸作为一次循环酸回送反应槽，其余混合酸送入二级脱氟塔中进行二次脱氟后得到脱氟磷酸。本发明工艺艺简单、脱氟效率高、产品磷酸中P₂O₅/F高、连续性好、单系列装置能力大、能耗低、投资省。

Description

湿法浓缩磷酸脱氟生产工艺

技术领域

本发明涉及磷酸生产领域，具体地说是一种湿法浓缩磷酸脱氟生产工艺。

背景技术

湿法磷酸中氟含量比较高，需要通过脱氟工艺去除磷酸中的氟，而现有脱氟工艺存在以下问题：(1)多为间歇工艺：当前国内浓磷酸脱氟净化大多是间歇的，需不停的向脱氟槽加满原料酸、进气脱氟操作、产品合格出产品酸等间歇操作，需耗费大量进行加料和出料，实际操作时间短，连续性不强，单系列规模小；(2)脱氟效率不高：当前国内浓磷酸脱氟净化大多单级脱氟，脱氟效率不高，最终产品P₂O₅/F难以达到300；(3)磷酸消耗大：目前国内湿法浓磷酸脱氟净化，采用化学沉定脱氟较多，化学沉淀脱氟是利用碱性的Na₂CO₃与氟硅酸生成氟硅酸钠盐，利用氟硅酸钠在磷酸中溶解度低来实现的，造成磷酸消耗大，P₂O₅收率为80％；(4)目前国内湿法浓磷酸脱氟净化装置，单系列能力不超过10万吨P₂O₅/年。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、脱氟效率高、产品磷酸中P₂O₅/F高、连续性好、单系列装置能力大、能耗低、投资省的湿法浓缩磷酸脱氟生产工艺。

技术方案采用以下步骤：

一、将磷酸和来自一级脱氟塔的一次循环酸加入反应槽中，再加入脱氟剂混合反应后得到混合酸，所述脱氟剂由二氧化硅和硫酸组成，所述反应时间为50-60min；

二、将反应后的混合酸送入加热器中与低压蒸汽间接换热至100-105℃；

三、将换热后的混合酸先送入一级脱氟塔进行一次脱氟，塔底部分混合酸作为一次循环酸回送反应槽，其余混合酸送入二级脱氟塔中进行二次脱氟后得到脱氟磷酸。

所述步骤一中，控制加入脱氟剂后混合酸中硫酸根浓度在1.5～2.5％质量百分数，SiO₂浓度为0.8～1.5％％质量百分数。

所述步骤三中，所述混合酸先送入一级脱氟塔上部与空气进行逆流接触,汽提脱氟，同时对混合酸进行提浓，出一级脱氟塔的混合酸浓度达到54％质量百分数以上，F浓度为降至0.6％质量百分数以下。

所述步骤三中，出一级脱氟塔的混合酸送入二级脱氟塔下部被蒸汽加热至100-105℃，加热后的大部分混合酸作为二次循环酸经循环泵打入二级脱氟塔的上部循环与空气进行逆流接触,汽提脱氟，小部分混合酸作为脱氟磷酸出二级脱氟塔，所述脱氟磷酸的酸浓度在52％质量百分数以上，F含量降至0.17％以下,P₂O₅/F大于300。

步骤一中，一次循环酸量的循环比为60～70倍。

步骤三中，二次循环酸量的循环比为60～70倍。

针对背景技术中的问题，发明人进行了如下改进：(1)向反应槽中加入了脱氟剂，所述脱氟剂由二氧化硅和硫酸组成，硫酸可以把磷酸中稳定的F-Al等含氟络合物迅速溶解，释放其中的F以H₂FiS₆存在，进一步与添加的SiO₂反应生成SiF₄，保证最大SiF₄分压而快速逸出，有利于后续空气脱氟，最终保证浓缩磷酸品质。加入脱氟剂后控制混合酸中硫酸根浓度在1.5～2.5％，使酸中F-Al等含氟络合物迅速溶解，过多会磷酸中硫酸含量过高，会使磷酸后续加工受到影响，降低了加工产品中P₂O₅的含量，多少会使F-Al等含氟络合物不溶解,使F不能反应成SiF4脱除,最终磷酸产品中P₂O₅/F达不到300；优选控制混合酸中SiO₂的含量为0.8～1.5％质量百分数，在磷酸里SiO₂有粘结性，如SiO₂过多，就会粘结在管道及设备上，造成生产堵塞；SiO₂过少,磷酸里的F没有反应,以HF形式存在,被空气气提推动力小,需增加大脱氟塔尺寸,增加投资。(2)采用两次分段脱氟工艺，控制每级脱氟后的氟含量，以获得更好的推动力，所述脱氟温度为100～105℃，保证磷酸中SiF₄逸出,SiF₄蒸汽分压增大,达到脱氟要求，出一级脱氟塔的混合酸中52～54％P₂O₅，含氟在0.4～0.8％；出二级脱氟塔后产品酸中52～54％P₂O₅，含氟在0.15～0.18％，最终产品中P₂O₅/F可大于300，氟胶除率可达87％，保证了最大的脱氟效率及效果。(3)采用直接空气汽提脱氟，塔式进行操作，连续进出物料，操作时间长，单系列规模大，节省投资、降低物耗，P₂O₅收率高。

本发明工艺简单、采用分段脱氟,脱氟效率高，脱除率可达90％，产品磷酸中P₂O₅/F高，可达300、，P₂O₅收率为99％，工艺连续性好、单系列装置能力大，最大可达20万吨P₂O₅/年，还具有能耗低、投资省的优点。

说明书附图

图1为本发明工艺流程图。

其中，1-加热器、2-反应槽、3-一级循环泵、4-二级循环泵、5-配制槽、6-一级脱氟塔、7-二级脱氟塔。

具体实施方式

工艺实施例，下述百分数为质量百分数：

一、二氧化硅和硫酸加入到配制槽5中预配成脱氟剂，磷酸(P2O5含量为48％质量百分数、F含量为1.5％质量百分数)和来自第一脱氟塔的一次循环酸进入反应槽2，控制循环酸与磷酸的混合质量比为65，配制槽5中的脱氟剂经泵加入到反应槽2混合反应,磷酸中F-Al等含氟络合物溶解,溶解的F同SiO₂反应生成SiF4，反应后得到高SiF₄含量的混合酸，控制加入脱氟剂后混合酸中硫酸根浓度在1.5～2.5％，SiO₂浓度为0.8～1.5％质量百分数，反应后混合酸中F浓度为0.623％质量百分数，一次循环酸量的循环比为60～70倍，所述反应时间为50-60min；

二、将反应后的混合酸经一级循环泵3送入加热器1中与低压蒸汽间接换热至100～105℃，使混合酸中SiF₄从酸中逸出变为气相,SiF₄蒸汽分压增大；

三、换热后的混合酸先送入一级脱氟塔6上部与空气进行逆流接触,气提脱氟,带走混合酸中汽相中的SiF₄(20万吨P₂O₅/年规模,空气通入量为200000m3/h)，同时对混合酸进行提浓，塔底的部分混合酸作为一次循环酸回送反应槽，其余混合酸送入二级脱氟塔7，出一级脱氟塔的混合酸浓度达到54％质量百分数以上，F浓度为降至0.6％质量百分数；出一级脱氟塔6的混合酸送入二级脱氟塔下部被蒸汽加热至100-105℃，使混合酸中残留的SiF₄继续逸出变为气相,并使蒸汽分压保持,所述蒸汽加热方式可以采用间接加热、或间接结合直接加热的方式，换热后的蒸汽冷凝液流入配制槽5，加热后的大部分混合酸作为二次循环酸经二级循环泵4打入二级脱氟塔7的上部循环与空气进行逆流接触,气提脱氟(20万吨P₂O₅/年规模,空气通入量为100000m3/h)，二次循环酸量的循环比为60～70倍，小部分混合酸作为脱氟磷酸送出二级脱氟塔7，所述脱氟磷酸的酸浓度在52％质量百分数以上，F浓度降至0.17％质量百分数以下，P₂O₅/F大于300。所述一级和二级脱氟塔6、7脱出的含氟气体由塔顶排出送去尾气处理系统处理。

Claims

1.一种湿法浓缩磷酸脱氟生产工艺，其特征在于，采用以下步骤：

一、将磷酸和来自一级脱氟塔的一次循环酸加入反应槽中，与加入脱氟剂混合反应后得到混合酸，所述脱氟剂由二氧化硅和硫酸组成，所述反应时间为50-60min；

2.如权利要求1所述的湿法浓缩磷酸脱氟生产工艺，其特征在于，所述步骤一中，控制加入脱氟剂后混合酸中硫酸根浓度在1.5～2.5％质量百分数，SiO₂浓度为0.8～1.5％％质量百分数。

3.如权利要求1所述的湿法浓缩磷酸脱氟生产工艺，其特征在于，所述步骤三中，所述混合酸先送入一级脱氟塔上部与空气进行逆流接触,汽提脱氟，同时对混合酸进行提浓，出一级脱氟塔的混合酸浓度达到54％质量百分数以上，F浓度为降至0.6％质量百分数以下。

4.如权利要求3所述的湿法浓缩磷酸脱氟生产工艺，其特征在于，所述步骤三中，出一级脱氟塔的混合酸送入二级脱氟塔下部被蒸汽加热至100-105℃，加热后的大部分混合酸作为二次循环酸经循环泵打入二级脱氟塔的上部循环与空气进行逆流接触,汽提脱氟，小部分混合酸作为脱氟磷酸出二级脱氟塔，所述脱氟磷酸的酸浓度在52％质量百分数以上，F含量降至0.17％以下,P₂O₅/F大于300。

5.如权利要求1或3所述的湿法浓缩磷酸脱氟生产工艺，其特征在于，步骤三中，一次循环酸量的循环比为60～70倍。

6.如权利要求4所述的湿法浓缩磷酸脱氟生产工艺，其特征在于，步骤三中，二次循环酸量的循环比为60～70倍。