CN110304608B - 一种泥磷液相氧化制取臭氧副产磷酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种泥磷液相氧化制取臭氧副产磷酸的方法，该方法在泥磷中加水混匀后制得泥磷原浆，在泥磷原浆中加入HCl‑FeCl3混合物，混匀后在70‑100℃、搅拌条件下，在泥磷混合浆料中鼓入空气进行反应制备臭氧和磷酸；本发明方法高效回收了泥磷中的磷单质将其转化为磷酸产品，同时副产臭氧；整个反应体系条件温和，耗能少，且无PH3等污染性气体产生，本发明方法简单、成本低、无污染，能耗低，适合工业化生产和市场推广应用。

Description

一种泥磷液相氧化制取臭氧副产磷酸的方法
技术领域
本发明涉及一种利用泥磷制取臭氧同时生产磷酸的方法，属于化工及环境保护领域。
背景技术
黄磷是重要的基础化工原料，在国民经济中占有重要地位，我国是世界上最大黄磷生产、消费和出口国，生产规模、产量及贸易量均排名世界第一。黄磷生产中通过水洗收磷同时除尘，粉尘和单质磷一同混合进入液相，再进行多次蒸汽漂洗，制得黄磷产品。由于采用湿法除尘，粉尘和单质磷混合，形成大量危险固体废弃物泥磷，导致黄磷收率低，磷资源利用困难。每生产一吨黄磷产生0.36-0.45吨泥磷，其中磷含量在10%-50%。泥磷以“蒸磷”的方法回收元素磷，“蒸磷”法从泥磷回收磷通常是采用分散式转锅加热，回收工艺粗放，能耗大，且产生大量PH3等有害气体无组织排放，大气污染十分严重。泥磷以烧磷酸的方式进行处置，装置复杂，而且同样存在烧磷酸过程中产生污染气体的问题。泥磷中磷元素清洁高效回收一直是黄磷行业的一大难题。
申请号201510599624.4公开了一种用外热式回转窑对泥磷进行蒸发回收黄磷，该方法避免了泥磷加热蒸发过程中的废气泄露问题，蒸磷过程中能量消耗较高。泥磷回收装置公开号为CN203006950公开了一种低品位泥磷回收系统，通过泥磷燃烧炉、水合塔、文氏管、旋风除雾装置、丝网除雾装置、尾气燃烧炉、磷酸循环槽和成品磷酸槽等装置，将泥磷燃烧后经过吸收分离得到磷酸或者磷酸盐产品，该方法可以有效回收泥磷中的磷元素，但是工艺流程较长，泥磷燃烧过程中存在废气的问题。公开号为CN200910094608.4公开了一种利用泥磷制备次磷酸钠的方法，该方法利用碱和泥磷反应将泥磷中的磷转化为次磷酸钠产品，该方法中有剧毒气体PH3生成，需要对尾气进一步处理。
发明内容
本发明针对泥磷回收能耗高、成本高、污染严重等问题，提供了一种低温下利用泥磷中单质磷与氧气反应制臭氧，同时副产磷酸的方法。
本发明方法是在泥磷中加水混匀后制得泥磷原浆，在泥磷原浆中加入HCl-FeCl3混合物，混匀后在70-100℃、搅拌条件下，在泥磷混合浆料中鼓入空气，让泥磷混合浆料与空气中的充分接触进行反应制备臭氧和磷酸；臭氧引出后利用，浆液中的磷酸进行分离回收；
所述泥磷中的磷与水的质量比为1:20-25；
所述HCl-FeCl3混合物是HCl和FeCl3按摩尔比8-10:1的比例混合制得，每m3泥磷原浆添加10-15L的HCl-FeCl3混合物；
所述每m3泥磷混合浆料中300-350 m3空气，空气与泥磷混合浆料接触时间为30-60s。
本发明的优点和技术效果如下：
本发明方法利用泥磷中残留的单质磷与氧气反应，制备臭氧和磷酸，一方面高效回收了泥磷中的磷单质将其转化为磷酸产品，同时副产臭氧；整个反应体系条件温和，耗能少，且无PH3等污染性气体产生，本发明方法简单、成本低、无污染，能耗低，适合工业化生产和市场推广应用。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1：将磷含量为18%的泥磷1kg置于带搅拌器、可控温的反应釜中，加入3.6kg的水充分搅拌均匀制得泥磷原浆；然后按每m3泥磷原浆添加10L的HCl-FeCl3混合物的比例，在泥磷原浆中加入HCl-FeCl3混合物（HCl和FeCl3的摩尔比8:1），充分搅拌；设定反应釜温度为100℃，按每m3泥磷混合浆料通入300m3空气的比例通过空气泵向反应釜泥磷混合浆料中鼓入空气，控制流速，气液接触时间为30s，反应器上端设置有气体导出口；整个过程中反应釜的搅拌器持续工作，气体导出口收集反应产生的臭氧气体，臭氧浓度为26-31 g/m3；反应结束后浆液进行分离提纯得到磷酸，磷酸纯度为87%。
实施例2：将磷含量为30%的泥磷100kg置于带搅拌器、可控温的反应釜中，加入750kg的水充分搅拌均匀制得泥磷原浆；然后按每m3泥磷原浆添加15L的HCl-FeCl3混合物的比例，在泥磷原浆中加入HCl-FeCl3混合物（HCl和FeCl3的摩尔比9:1），充分搅拌；设定反应釜温度为80℃，按每m3泥磷混合浆料通入320m3空气的比例通过空气泵向反应釜泥磷混合浆料中鼓入空气，控制流速，气液接触时间为60s，反应器上端设置有气体导出口；整个过程中反应釜的搅拌器持续工作，气体导出口收集反应产生的臭氧气体，臭氧浓度为22-25g/m3；反应结束后浆液进行分离提纯得到磷酸，磷酸纯度为85%。
实施例3：将磷含量为46%的泥磷50kg置于带搅拌器、可控温的反应釜中，加入530kg的水充分搅拌均匀制得泥磷原浆；然后按每m3泥磷原浆添加12L的HCl-FeCl3混合物的比例，在泥磷原浆中加入HCl-FeCl3混合物（HCl和FeCl3的摩尔比10:1），充分搅拌；设定反应釜温度为70℃，按每m3泥磷混合浆料通入350m3空气的比例通过空气泵向反应釜泥磷混合浆料中鼓入空气，控制流速，气液接触时间为40s，反应器上端设置有气体导出口；整个过程中反应釜的搅拌器持续工作，气体导出口收集反应产生的臭氧气体，臭氧浓度为27-31g/m3；反应结束后浆液进行分离提纯得到磷酸，磷酸纯度为86%。

Claims (3)

1.一种泥磷液相氧化制取臭氧副产磷酸的方法，其特征在于：在泥磷中加水混匀后制得泥磷原浆，在泥磷原浆中加入HCl-FeCl3混合物，混匀后在70-100℃、搅拌条件下，在泥磷混合浆料中鼓入空气进行反应制备臭氧和磷酸；
所述HCl-FeCl3混合物是HCl和FeCl3按摩尔比8-10:1的比例混合制得，每m3泥磷原浆添加10-15L的HCl-FeCl3混合物。
2.根据权利要求1所述泥磷液相氧化制取臭氧副产磷酸的方法，其特征在于：泥磷中的磷与水的质量比为1:20-25。
3.根据权利要求1所述泥磷液相氧化制取臭氧副产磷酸的方法，其特征在于：每m3泥磷混合浆料中300-350 m3空气，空气与泥磷混合浆料接触时间为30-60s。
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