CN1238249C - 一种湿热结合浓缩净化湿法磷酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿热结合浓缩净化湿法磷酸的新方法。其特征在于：以低浓度的湿法磷酸吸收黄磷氧化燃烧产生的五氧化二磷，同时利用黄磷燃烧产生的热能，蒸发湿法磷酸中多余的水分，达到湿法磷酸浓缩的目的，同时在湿法磷酸浓缩的过程中，依靠产生的蒸汽使湿法磷酸中的氟以气态形式逸出，从而达到净化的目的。

Description

一种湿热结合浓缩净化湿法磷酸的方法

技术领域：

本发明涉及化工领域中磷酸的生产方法，具体地说，它涉及一种利用热法五氧化二磷水合与黄磷燃烧废热蒸发浓缩、使湿法磷酸浓缩并脱氟净化的新方法。

背景技术：

目前有许多湿法磷酸浓缩工艺，大都存在随浓缩过程的进行，磷酸浓度升高、磷酸粘度和比热容分别变大的不利因素，且对生产设备具有很强腐蚀性，对设备的材质要求很高，工艺操作条件也相当苛刻，并且在浓缩过程中需要大量的热量，能耗高，同时脱氟极为困难。在饲料级磷酸盐行业中，通用方法是用石灰石或石灰乳作碱剂调整溶液pH值使湿法酸中的氟沉淀出来。但这样，一是脱氟后的磷酸浓度降低，约10％(以H₃PO₄计)；二是在此过程中产生的白肥降低了磷的收率，因而湿法磷酸的浓缩净化受到较大的局限。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种既克服上述方法中的许多缺点又不需要新增设备，不需要外加热量，仅利用现有热法磷酸装置及工艺路线，以湿法磷酸作为热法五氧化二磷气体的吸收剂，可以在不影响热法磷酸产量及消耗的前提下进一步浓缩湿法磷酸并达到预期的脱氟效果的湿热结合浓缩净化湿法磷酸的方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的技术方案包括在湿法磷酸中加入含活性二氧化硅的物质，然后用该湿法磷酸喷雾吸收黄磷燃烧所产生的五氧化二磷，最终达到浓缩和净化湿法磷酸的目的，得到杂质含量较低的湿热混合磷酸，含活性二氧化硅的物质的加入量按湿法磷酸中氟含量摩尔比计算，以HF∶SiO₂＝6∶1投入。

上述的湿法磷酸浓度以P₂O₅计为10％～50％。

上述的含活性二氧化硅的物质是硅藻土、白碳黑、活性二氧化硅物质中的一种或它们的混合物。

本发明在热法磷酸流程的浓酸循环槽中加入适量浓度为10～50％(按P₂O₅计)的湿法磷酸，作为五氧化二磷吸收剂，同时该湿法磷酸又作吸收塔内热气流的冷却剂，以实现利用热法磷酸生产过程中五氧化二磷气体水合需要吸收水、降温需要蒸发水分的原理除去湿法磷中的水分，达到浓缩湿法磷酸的目的。在热法磷酸浓缩槽中加入适量的含活性二氧化硅的物质(如硅藻土、白碳黑、活性二氧化硅等物质中的一种或它们的混合物)，其加入量根据湿法磷酸中氟含量计算。以HF∶SiO₂＝6∶1(摩尔比)，循环酸温控制在85℃以下循环1～2小时，湿法磷酸中的氟随着磷酸浓度上升及时间增长分解成四氟化硅气体逸出，最终实现湿热结合浓缩净化湿法磷酸的新方法。

湿法磷酸浓度可逐渐浓缩到85％以上(以H₃PO₄计)，同时能除去湿法磷酸中95％以上的氟，成品磷酸的磷氟比(P₂O₅/F)可达要求值。而且因热法磷酸的加入，避免了单纯的湿法磷酸浓缩所出现的磷酸粘度骤然升高的不利因素，同时提高了磷酸的比热容，也降低了磷酸浓缩过程中的腐蚀性，不需要外加热量，可节约大量的能耗，每吨黄磷生产85％磷酸的同时可浓缩脱去湿法磷酸中的水1.1吨。制成的成品磷酸可作为生产饲料级磷酸氢钙、饲料级磷酸二氢钙等磷酸盐系列产品的原料，从而使湿法磷酸在磷酸盐系列产品中得到更广泛的应用。

该发明所依据的机理如下：

1.黄磷燃烧产生五氧化二磷和大量的热量：

2.五氧化二磷水合消耗湿法磷酸中的富余水分并生成磷酸：

3.湿法磷酸中的水分吸收热量后蒸发成水蒸汽；

4.湿法磷酸中带入的氟分解成四氟化硅和氟化氢气体：

5.加入湿法磷酸中的二氧化硅使其中具有强腐蚀性的氟化氢转化为腐蚀性较弱的氟硅酸：

本发明的优点：

(1)利用现有热法磷酸生产装置，不需新增设备，不影响现有装置生产热法磷酸的能力；

(2)利用湿法磷酸作为热法磷酸的水合吸收剂，巧妙利用热法磷酸生产过程中五氧化二磷气体水合脱水、吸收废热蒸发脱水的双重浓缩效果，实现湿法磷酸浓缩的目的；

(3)巧妙利用五氧化二磷高温热气流与溶液热交换过程中产生的蒸汽，控制一定的磷酸浓度，并保证足够的硅，使湿法磷酸中的氟以气态形式逸出，从而实现脱氟的目的；

(4)浓缩过程中无五氧化二磷损失，湿法磷酸中磷的收率达100％；

(5)浓缩过程中随着混合酸中热法磷酸含量上升，磷酸的粘度变小，比热容上升、流动性好，传热效果好，避免了单独浓缩湿法磷酸过程中随着浓度上升粘度变大、比热容降低、结垢严重，传热效果差等缺点，同时随着粘度及杂质含量的下降也降低了对设备的材质要求；

(6)加入硅藻土后，湿法磷酸中的氟随着浓缩的进行大量的氟以四氟化硅的形式逸出，降低了对系统设备的腐蚀性；

(7)浓缩后的成品磷酸磷氟比可达要求值，磷酸质量好，可用作饲料级磷酸氢钙、饲料级磷酸二氢钙等磷酸盐系列产品的生产原料，拓展了湿法磷酸的用途；

(8)不需要外加热量、能耗低、浓缩成本低廉、经济效益好。

技术效果：

本发明实现了湿热结合磷酸的生产工艺，可通过调节湿法磷酸的初始浓度，实现不同的湿法磷酸和热法磷酸比例，可大幅度降低85％磷酸的生产成本，而且产品中各项卫生指标能够满足包括饲料级产品在内的各种磷制品的生产要求。此外，该工艺具有投资少、材质要求低、能耗低和操作容易控制等优点。

附图说明：

图1为一种湿热结合浓缩净化湿法磷酸的新方法工艺流程示意图

具体实施方式：

以下结合附图并通过具体实施例来对本发明的技术内容作进一步的说明。

实施例1：

向磷酸循环槽中注入湿法磷酸(含量H₃PO₄ 69.18％，F0.315％)，并同时加入硅藻土与湿法磷酸混合形成悬浮液，将该悬浮液用作黄磷燃烧所产生的P₂O₅的吸收剂，当磷酸的比重达到1.61时，将磷酸泵入成品磷酸贮槽。

浓缩后磷酸的化验分析结果：

磷酸(以H₃PO₄计)含量85.41％    氟化物(以F计)含量0.068％

磷氟比(P₂O₅/F)909.99

该磷酸符合饲料级磷酸盐生产的要求。

实施例2：

向磷酸循环槽中注入湿法磷酸(含量H₃PO₄40.23％，F0.98％)，并同时加入硅藻土与湿法磷酸混合形成悬浮液，将该悬浮液用作黄磷燃烧所产生的P₂O₅的吸收剂，当磷酸的比重达到1.62时，将磷酸泵入成品磷酸贮槽。

浓缩后磷酸的化验分析结果：

磷酸(以H₃PO₄计)含量85.26％    氟化物(以F计)含量0.059％

磷氟比(P₂O₅/F)1046.96

该磷酸符合饲料级磷酸盐生产的要求。

实施例3：

向磷酸循环槽中注入湿法磷酸(含量H₃PO₄19.34％，F1.57％)，并同时加入硅藻土与湿法磷酸混合形成悬浮液，将该悬浮液用作黄磷燃烧所产生的P₂O₅的吸收剂，当磷酸的比重达到1.62时，将磷酸泵入成品磷酸贮槽。

浓缩后磷酸的化验分析结果：

磷酸(以H₃PO₄计)含量85.34％    氟化物(以F计)含量0.066％

磷氟比(P₂O₅/F)936.80

该磷酸符合饲料级磷酸盐生产的要求。

Claims (3)

1、一种湿热结合浓缩净化湿法磷酸的方法，其特征在于在湿法磷酸中加入含活性二氧化硅的物质，然后用该湿法磷酸喷雾吸收黄磷燃烧所产生的五氧化二磷，最终达到浓缩和净化湿法磷酸的目的，得到杂质含量较低的湿热混合磷酸，含活性二氧化硅的物质的加入量按湿法磷酸中氟含量摩尔比计算，以HF∶SiO₂＝6∶1投入。

2、根据权利要求1所述的一种湿热结合浓缩净化湿法磷酸的方法，其特征在于所述的湿法磷酸浓度以P₂O₅计为10％～50％。

3、根据权利要求1所述的一种湿热结合浓缩净化湿法磷酸的方法，其特征在于含活性二氧化硅的物质是硅藻土、白碳黑、活性二氧化硅物质中的一种或它们的混合物。

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