CN110510591A - 一种高纯磷酸盐浓缩工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高纯磷酸盐浓缩工艺，包括如下步骤：S1稀磷酸从稀酸贮槽送入蒸发器，得到浓磷酸；S2浓磷酸送入浓磷酸陈化槽和浓磷酸澄清槽；S3磷酸在蒸发循环回路中经循环轴流泵、换热器到蒸发室进行循环；S4低压蒸汽由热电厂送入蒸汽饱和器，蒸汽进入换热器对管内的循环磷酸进行间接加热，同时蒸汽被冷凝；S5稀酸被低压蒸汽加热后进行蒸发，排出的汽体主要有水和氟化物，回收部分氟硅酸，再经过第二氟吸收器回收绝大部分氟并得到副产品氟硅酸。本发明的高纯度磷酸盐浓缩工艺由湿法磷酸制得高纯度的磷酸盐，优化了磷酸盐的制备工艺；将稀磷酸浓缩成浓磷酸，并将此过程中排出的含氟气体回收制得一定浓度的氟硅酸溶液。
Description
技术领域
本发明涉及磷酸制备工艺领域，具体为一种高纯磷酸盐浓缩工艺。
背景技术
经过100多年的发展，因磷酸生产方法的不同而形成了磷酸盐工业和磷肥工业并存的磷化工产业格局：以电解磷矿获得黄磷制取热法磷酸，形成了磷酸盐工业产业链，而利用硫酸分解磷矿制取湿法磷酸则形成了磷肥工业产业链。其中，热法磷酸由于其高能耗和高污染的特点，使其面临着来自资源、能源和环境方面的多重压力，而湿法磷酸经过净化精制后，则可以达到热法磷酸的标准，可代替热法磷酸生产工业级或食品级磷酸盐产品。通过对杂质含量较高的湿法磷酸进行净化提纯，生产精致磷酸取代热法磷酸生产各种磷制品，已经成为世界磷化工高新技术的发展方向。
现有技术中的湿法磷酸的精制过程为预处理(包括脱硫、脱氟、脱色、脱重金属等)，萃取，洗涤，反萃等，若想得到纯度等级较高的磷酸，则这些步骤中间还要增加一些深度脱硫、脱氟、脱重金属的步骤。其步骤繁多，工艺复杂。且得到的磷酸纯度不高。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种工艺相对简单、浓缩效率高的高纯磷酸盐浓缩工艺。
本发明首先提供一种高纯磷酸盐浓缩工艺，包括如下步骤：
S1稀磷酸从稀酸贮槽送入蒸发器，在11-18KPaA压力下沸腾蒸发掉水份，得到浓磷酸；
S2浓磷酸溢流进入产品酸泵，计量后送入浓磷酸陈化槽和浓磷酸澄清槽；
S3磷酸在蒸发循环回路中经循环轴流泵、换热器到蒸发室进行循环；
S4低压蒸汽由热电厂送入蒸汽饱和器，蒸汽饱和器中喷洒蒸汽冷凝液(或脱盐水)使蒸汽达到微过饱和，然后进入换热器对管内的循环磷酸进行间接加热，同时蒸汽被冷凝，冷凝液收集在蒸汽冷凝液槽，由蒸汽冷凝液泵送至脱盐水站，若冷凝液不合格或有酸漏，则自动或人工排入地沟；
S5稀酸被连续泵入蒸发室与循环酸一道不断被低压蒸汽加热后进行蒸发，排出的汽体主要有水和氟化物，该含氟化物的汽体首先通过一高效酸滴分离器，在此将夹带的磷酸液滴分离后返回浓缩系统，然后汽体在第一氟吸收器中用氟硅酸溶液进行循环吸收，回收部分氟硅酸，再经过第二氟吸收器回收绝大部分氟并得到副产品氟硅酸。
本发明还提供如下优化方案：
优选的，所述氟硅酸返回氟洗涤密封槽，汽相进入大气冷凝器，用酸性循环水冷凝汽体中水，不凝气体由带中间冷凝器的两级蒸汽喷射器抽出。
更优选的，蒸汽喷射器以中压蒸汽为动力，大气冷凝器和喷射器下来的水通过自流回酸性循环水凉水塔。
更优选的，S5步骤中氟吸收为两次吸收过程。
更优选的，两次吸收过程中的第一次吸收过程为在氟洗涤密封槽中加入酸性循环水水，第二氟吸收系统通过氟洗涤循环泵送至第一氟吸收器进行循环喷淋，循环液不断吸收汽相中氟后，氟硅酸浓度升高，当达到所需浓度时，打开泵出口的排料阀将氟硅酸送到氟硅酸贮槽，当第一氟洗涤密封槽液位达低限时，关闭排料阀，同时打开第二洗涤循环泵出口连通阀向第一氟洗涤密封槽补稀氟硅酸至高限液位，进行下一轮循环吸收。
更优选的，第二氟吸收系统通过氟洗涤循环泵送至第二氟吸收器进行循环喷淋，当向第一氟洗涤密封槽补稀氟硅酸，第二氟洗涤密封槽液位达低限液位时，打开酸性循环水阀门补水至高限液位，进行下一轮循环吸收。
更优选的，所述换热器为列管式石墨换热器。
更优选的，所述换热器由上下管箱和中间管束等部件组成。
本发明的有益效果是：
1、本发明的高纯度磷酸盐浓缩工艺由湿法磷酸制得高纯度的磷酸盐，优化了磷酸盐的制备工艺；
2、本发明的高纯度磷酸盐浓缩工艺将稀磷酸浓缩成浓磷酸，并将此过程中排出的含氟气体回收制得一定浓度的氟硅酸溶液；
3、本发明的高纯度磷酸盐浓缩工艺在浓缩磷酸的过程中，同时对氟元素进行回收，减少了环境污染；
4、本发明的高纯度磷酸盐浓缩工艺对氟的吸收是循环喷淋吸收，能最大程度上的进行吸收，并循环进行节约物料。
附图说明
图1为本发明一种优选实施例的高纯磷酸盐浓缩工艺的流程图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明首先提供一种高纯磷酸盐浓缩工艺，包括如下步骤：
S1稀磷酸从稀酸贮槽送入蒸发器，在11-18KPaA压力下沸腾蒸发掉水份，得到浓磷酸；
S2浓磷酸溢流进入产品酸泵，计量后送入浓磷酸陈化槽和浓磷酸澄清槽；
S3磷酸在蒸发循环回路中经循环轴流泵、换热器到蒸发室进行循环；
S4低压蒸汽由热电厂送入蒸汽饱和器，蒸汽饱和器中喷洒蒸汽冷凝液(或脱盐水)使蒸汽达到微过饱和，然后进入换热器对管内的循环磷酸进行间接加热，同时蒸汽被冷凝，冷凝液收集在蒸汽冷凝液槽，由蒸汽冷凝液泵送至脱盐水站，若冷凝液不合格或有酸漏，则自动或人工排入地沟；
S5稀酸被连续泵入蒸发室与循环酸一道不断被低压蒸汽加热后进行蒸发，排出的汽体主要有水和氟化物，该含氟化物的汽体首先通过一高效酸滴分离器，在此将夹带的磷酸液滴分离后返回浓缩系统，然后汽体在第一氟吸收器中用氟硅酸溶液进行循环吸收，回收部分氟硅酸，再经过第二氟吸收器回收绝大部分氟并得到副产品氟硅酸。
本发明还提供如下优化方案：
优选的，所述氟硅酸返回氟洗涤密封槽，汽相进入大气冷凝器，用酸性循环水冷凝汽体中水，不凝气体由带中间冷凝器的两级蒸汽喷射器抽出。
更优选的，蒸汽喷射器以中压蒸汽为动力，大气冷凝器和喷射器下来的水通过自流回酸性循环水凉水塔。
更优选的，S5步骤中氟吸收为两次吸收过程。
更优选的，两次吸收过程中的第一次吸收过程为在氟洗涤密封槽中加入酸性循环水水，第二氟吸收系统通过氟洗涤循环泵送至第一氟吸收器进行循环喷淋，循环液不断吸收汽相中氟后，氟硅酸浓度升高，当达到所需浓度时，打开泵出口的排料阀将氟硅酸送到氟硅酸贮槽，当第一氟洗涤密封槽液位达低限时，关闭排料阀，同时打开第二洗涤循环泵出口连通阀向第一氟洗涤密封槽补稀氟硅酸至高限液位，进行下一轮循环吸收。
更优选的，第二氟吸收系统通过氟洗涤循环泵送至第二氟吸收器进行循环喷淋，当向第一氟洗涤密封槽补稀氟硅酸，第二氟洗涤密封槽液位达低限液位时，打开酸性循环水阀门补水至高限液位，进行下一轮循环吸收。
更优选的，所述换热器为列管式石墨换热器。
更优选的，所述换热器由上下管箱和中间管束等部件组成。
实施例一
本发明的高纯磷酸盐浓缩工艺是将过滤得到的稀磷酸浓缩成浓磷酸，并将此过程中排出的含氟气体回收制得一定浓度的氟硅酸溶液。
该工序有三条(A/B/C)流程相同的系列，采用强制循环真空蒸发浓缩工艺，以下仅以A系列进行叙述。
25％的稀磷酸由蒸发器给料泵从稀酸贮槽送入蒸发器后，酸在11～18kPaA压力下沸腾蒸发掉水份，得到要求的产品酸浓度并溢流进入产品酸泵，经计量后送到浓酸陈化槽和浓磷酸澄清槽。
大量的磷酸在蒸发循环回路中经循环轴流泵，换热器到蒸发室进行循环。
低压蒸汽由热电厂送入本装置，在蒸汽饱和器中喷洒蒸汽冷凝液(或脱盐水)使蒸汽达到微过饱和，然后进入换热器对管内的循环磷酸进行间接加热，同时蒸汽被冷凝，冷凝液收集在蒸汽冷凝液槽，由蒸汽冷凝液泵送至脱盐水站，若冷凝液不合格或有酸漏，则自动或人工排入地沟。
稀酸被连续泵入蒸发室与循环酸一道不断被低压蒸汽加热后进行蒸发，稀磷酸在蒸发器内闪蒸时，排出的汽体主要有水和氟化物，该含氟汽体首先通过一高效酸滴分离器，在此将夹带的磷酸液滴分离后返回浓缩系统，然后汽体在第一氟吸收器中用氟硅酸溶液进行循环吸收，回收部分氟硅酸，再经过第二氟吸收器回收绝大部分氟并得到副产品氟硅酸，经吸收后的氟硅酸返回氟洗涤密封槽，汽相进入大气冷凝器，用酸性循环水冷凝汽体中水，不凝气体由带中间冷凝器的两级蒸汽喷射器抽出，蒸汽喷射器以中压蒸汽为动力，大气冷凝器和喷射器下来的水通过自流回酸性循环水凉水塔。蒸发室中的真空度由大气冷凝器和喷射器提供。同时可通过调节空气泄入阀开度来维持所需要的真空度。
氟吸收系统为一间隙操作过程。分为两级，初始时在氟洗涤密封槽中加入酸性循环水水，第二氟吸收系统通过氟洗涤循环泵送至第一氟吸收器进行循环喷淋，循环液不断吸收汽相中氟后，氟硅酸浓度升高，当达到所需浓度时，打开泵出口的排料阀将氟硅酸送到氟硅酸贮槽，当第一氟洗涤密封槽液位达低限时，关闭排料阀，同时打开第二洗涤循环泵出口连通阀向第一氟洗涤密封槽补稀氟硅酸至高限液位，进行下一轮循环吸收。第二氟吸收系统通过氟洗涤循环泵送至第二氟吸收器进行循环喷淋，当向第一氟洗涤密封槽补稀氟硅酸，第二氟洗涤密封槽液位达低限液位时，打开酸性循环水阀门补水至高限液位，进行下一轮循环吸收。
本装置中，换热器选用列管式石墨换热器。单系列单台换热面积为1031m2(以管外径计)。工艺介质走管程，蒸汽走壳程。换热器由上下管箱和中间管束等部件组成。上下管箱均为碳钢内衬橡胶结构，上管板为固定管板，下管板为浮动管板，均为不透性浸渍石墨制品。管束采用规格为的不透性浸渍石墨管。在上下管板中间，设有双弓形折流板，蒸汽进口沿周向设有分布器，使蒸汽分布均匀，避免小范围冲刷换热管造成管子破裂。
换热器壳程壳体材料上部为碳钢，下部约1500mm高筒节为316LS.S，以防止冷凝液被酸污染时发生腐蚀。在换热器酸进出口第一个法兰面，带有膨胀节以保护换热器。在循环泵进口前的管道上装有一个材料为904LS.S的多孔滤锥，以防止循环酸中杂质带入，堵塞换热管。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高纯磷酸盐浓缩工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1稀磷酸从稀酸贮槽送入蒸发器，在11-18KPaA压力下沸腾蒸发掉水份，得到浓磷酸；
S2浓磷酸溢流进入产品酸泵，计量后送入浓磷酸陈化槽和浓磷酸澄清槽；
S3磷酸在蒸发循环回路中经循环轴流泵、换热器到蒸发室进行循环；
S4低压蒸汽由热电厂送入蒸汽饱和器，蒸汽饱和器中喷洒蒸汽冷凝液(或脱盐水)使蒸汽达到微过饱和，然后进入换热器对管内的循环磷酸进行间接加热，同时蒸汽被冷凝，冷凝液收集在蒸汽冷凝液槽，由蒸汽冷凝液泵送至脱盐水站，若冷凝液不合格或有酸漏，则自动或人工排入地沟；
S5稀酸被连续泵入蒸发室与循环酸一道不断被低压蒸汽加热后进行蒸发，排出的汽体主要有水和氟化物，该含氟化物的汽体首先通过一高效酸滴分离器，在此将夹带的磷酸液滴分离后返回浓缩系统，然后汽体在第一氟吸收器中用氟硅酸溶液进行循环吸收，回收部分氟硅酸，再经过第二氟吸收器回收绝大部分氟并得到副产品氟硅酸。
2.根据权利要求1所述的高纯磷酸盐浓缩工艺，其特征在于：所述氟硅酸返回氟洗涤密封槽，汽相进入大气冷凝器，用酸性循环水冷凝汽体中水，不凝气体由带中间冷凝器的两级蒸汽喷射器抽出。
3.根据权利要求2所述的高纯磷酸盐浓缩工艺，其特征在于：蒸汽喷射器以中压蒸汽为动力，大气冷凝器和喷射器下来的水通过自流回酸性循环水凉水塔。
4.根据权利要求2所述的高纯磷酸盐浓缩工艺，其特征在于：S5步骤中氟吸收为两次吸收过程。
5.根据权利要求4所述的高纯磷酸盐浓缩工艺，其特征在于：两次吸收过程中的第一次吸收过程为在氟洗涤密封槽中加入酸性循环水水，第二氟吸收系统通过氟洗涤循环泵送至第一氟吸收器进行循环喷淋，循环液不断吸收汽相中氟后，氟硅酸浓度升高，当达到所需浓度时，打开泵出口的排料阀将氟硅酸送到氟硅酸贮槽，当第一氟洗涤密封槽液位达低限时，关闭排料阀，同时打开第二洗涤循环泵出口连通阀向第一氟洗涤密封槽补稀氟硅酸至高限液位，进行下一轮循环吸收。
6.根据权利要求5所述的高纯磷酸盐浓缩工艺，其特征在于：第二氟吸收系统通过氟洗涤循环泵送至第二氟吸收器进行循环喷淋，当向第一氟洗涤密封槽补稀氟硅酸，第二氟洗涤密封槽液位达低限液位时，打开酸性循环水阀门补水至高限液位，进行下一轮循环吸收。
7.根据权利要求1所述的高纯磷酸盐浓缩工艺，其特征在于：所述换热器为列管式石墨换热器。
8.根据权利要求7所述的高纯磷酸盐浓缩工艺，其特征在于：所述换热器由上下管箱和中间管束等部件组成。
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2019
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