CN1281482C

CN1281482C - 一种净化湿法磷酸的生产工艺及其设备

Info

Publication number: CN1281482C
Application number: CN 200410081600
Authority: CN
Inventors: 王邵东; 冯胜波; 禹志宏
Original assignee: HONGFU INDUSTRY DEVELOPMENT GEN Co Ltd GUIZHOU
Current assignee: Wengfu Group Co Ltd
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: CN1654317A

Abstract

本发明公开了一种净化湿法磷酸的生产工艺及其设备，涉及溶剂萃取法净化湿法磷酸的工艺技术。本发明在原有的用湿法磷酸制备工业级磷酸工艺的基础上，采用以下措施：(1)在预处理阶段设置一个脱硫脱氟缓冲槽和在萃取槽和洗涤槽中间设置一个精脱硫除铁槽以加强脱硫脱氟除铁；(2)将萃取、洗涤和反萃过程均在旋转振动筛板塔中进行；(3)在洗涤塔与反萃塔之间设置一个降乳化槽。本发明的旋转振动筛板塔是根据工艺需要和实践经验自行开发设计的专用设备，也是本发明的关键设备。使用本发明的工艺技术及设备，不仅可使湿法磷酸净化实现工业化生产，净化的湿法磷酸达到工业级磷酸的质量标准，而且可大幅度降低消耗，降低净化成本。

Description

一种净化湿法磷酸的生产工艺及其设备

技术领域

本发明涉及磷酸的生产工艺，特别涉及溶剂萃取法进行净化湿法磷酸的生产工艺技术和设备。

背景技术

湿法磷酸的净化工艺主要有化学沉淀法、离子交换法、磷酸浓缩净化法、溶剂萃取法和结晶法，目前工业上一般采用溶剂萃取法。溶剂萃取法的应用已记载在《磷酸、磷肥和复混肥料》(江善襄主编.北京：化学工业出版社，1999.425-426)一书中，该书介绍了法国罗纳-普朗克公司采用溶剂萃取法净化湿法磷酸的Central Liqueur流程。近年来，人们对溶剂萃取法净化湿法磷酸的生产工艺有一些改进，例如中国专利申请96100962.4号“溶剂沉淀法净化湿法磷酸”、98800222.1号“湿法磷酸的纯化方法”、02133869.8号“一种湿法磷酸净化处理方法”、03117850号“用湿法磷酸制备工业级磷酸和食品级磷酸的方法”等。其中“用湿法磷酸制备工业级磷酸和食品级磷酸的方法”系由贵州宏福实业开发有限总公司和四川大学共同研发的，已经取得中试成功，并于2004年10月13日通过了国家教委组织的科技鉴定。该方法将浓缩磷酸经过预处理，处理掉其中的部分杂质，再用有机溶剂萃取磷酸，使杂质不能进入萃取剂，再经过洗涤、反萃将磷酸反萃出来成为净化酸。从运行情况来看，利用TBP作为萃取剂萃取磷酸而对其净化的工艺流程是可行的。

但是该生产工艺生产能力仅能达到1,000t/a，属于中试规模，而且其质量随原酸质量的变化波动较大，原材料消耗大，要实现工业化存在较大困难。迄今为止尚未见到溶剂萃取法净化湿法磷酸实现工业化生产的报道。

发明内容

本发明的目的就是提供一种使用溶剂萃取法净化湿法磷酸实现工业化生产的工艺技术，以降低磷酸生产的成本，从而提高磷酸深加工的经济效益。

本发明的又一目的是提供上述工艺技术的关键设备。

为达到上述目的，发明人在原有的用湿法磷酸制备工业级磷酸工艺，即工艺步骤依次包括预处理、脱硫、过滤分离、萃取、深脱硫、洗涤、反萃和浓缩的基础上，采用以下措施：

(1)在预处理阶段设置一个脱硫脱氟缓冲槽和在萃取塔和洗涤塔中间设置一个精脱硫除铁槽以加强脱硫脱氟除铁；

(2)将萃取、洗涤和反萃过程分别在萃取塔、洗涤塔和反萃塔中进行，以上三个塔均使用旋转振动筛板塔；

(3)在洗涤塔与反萃塔之间设置一个降乳化槽。

采取这些措施的原因在于：

一是为了增加磷酸在预处理阶段的停留时间，使其中杂质与加入净化剂充分反应，不让杂质进入后续工序进一步影响后续工序的设备和生产能力，因此增加一个脱硫脱氟缓冲槽，通过在搅拌的情况下，加入除硫剂，与其中含硫的阴离子反应达到脱硫、脱氟的目的；同时，通过两相间的进一步接触，将磷酸萃入有机相，使其中的铁离子降低，实现充分除铁。

二是由于现有技术中萃取槽、洗涤槽材质不耐萃取剂的腐蚀；同时萃取槽、洗涤槽属于敞口容器，萃取剂会挥发，对操作人员以及环境都会有一定的影响。为解决这一难题，发明人经过研究，确定必须用塔代替槽。而现有的化工用塔并不适用于本发明的湿法磷酸净化工艺。因此，发明人根据工艺需要和实践经验自行开发设计了旋转振动筛板塔。

三是增加一个降乳化槽可以将洗涤过程中有机相产生的乳化现象通过相对静止加以消除，以减少有机相中夹带磷酸，从而减轻萃取剂的后处理，提高其利用率和降低萃取剂的消耗。

本发明使用的旋转振动筛板塔是发明人根据工艺需要和实践经验自行开发设计的专用设备，也是本发明的关键设备。该塔由上澄清室、塔身、下澄清室组成；塔顶有盖板；上澄清室与塔身间用下锥体连接，下澄清室与塔身间用上锥体连接；塔身内装有筛板；上澄清室有磷酸(重相)进口管，下澄清室内有萃取剂TBP(轻相)进口管，外有玻璃液位计；塔中有转动轴；塔身外有两组B型耳式支座。

萃取塔采用磷酸(重相)从中上部进料，萃取剂TBP(轻相)从中下部进料，萃取后分相中的重相从下部出料，轻相从上部出料；萃取剂利用其密度差，迅速向上流动，通过塔内筛板上的孔均匀分布，与从中上部进入过滤酸充分接触萃取，将过滤酸中的磷酸萃取进入有机相，之后有机相从塔顶部溢出，而萃余酸则从底部排出至萃余酸槽。洗涤塔、反萃塔的设计原理与萃取塔一致，重相从中上部进料，轻相从中下部进料，洗涤后分相中的重相从下部出料，轻相从上部出料。

为了实现较大规模的工业化生产，除了萃取上述措施外，还应当在其他工序采取一些相应的措施。例如，用作原料的浓磷酸从浓磷酸酸生产装置直接引入，以避免磷石膏进入管道和系统，防止管线堵塞；采用足够的板框式过滤机，保证过滤的能力等。

经过采用上述措施之后，形成了本发明的湿法磷酸净化工艺，它包括预处理阶段和净化阶段。

在预处理阶段，来自酸槽的浓磷酸经计量后进入脱硫脱色槽，磷矿粉、碳酸钙计量后进入脱硫脱色槽，磷矿粉与磷酸中的游离SO₃反应，生成CaSO₄·2H₂O达到脱硫的目的，碳酸钙还与F^-反应生成CaF₂沉淀；碳酸钠、硅藻土计量后加入脱硫脱色槽与磷酸中的氟硅酸(盐)反应生产氟硅酸钠沉淀；同时活性炭定量加入脱硫脱色槽与磷酸进行脱色反应，脱除磷酸的色素，料浆进入缓冲槽进一步反应。料浆输送泵将料浆送去板框压滤机过滤，过滤后的磷酸进入过滤酸中间槽，滤饼卸下后放入滤渣堆放点待处理，冲洗液去污水槽，用泵打回湿法磷酸装置磷石膏再浆槽。

在净化阶段，过滤酸经计量后进入萃取塔，来自TBP中间槽的萃取剂计量后逆向加入萃取塔，磷酸与TBP相互分散接触，在振动筛板的搅动下充分混合，大部分磷酸进入萃取剂形成有机相，杂质则进入萃余酸中，从萃取塔底部排到萃余酸中间槽，用泵送湿法磷酸装置反应器。被H₃PO₄饱和的萃取剂有机相从萃取塔排出，进入精脱硫除铁槽，脱硫、铁后的有机相用泵送入洗涤塔，与逆向进入的净化磷酸在振动筛板的搅动下充分混合进行洗涤，磷酸中的杂质被洗涤除去，洗涤酸流进萃余酸槽。出洗涤塔的有机相经降乳化槽后进入反萃塔，从下部加入，脱盐水从反萃塔上部加入，有机相与脱盐水在塔内逆向接触，在振动筛板的搅动下充分混合，有机相中的磷酸被萃入水相，得到25％P₂O₅左右浓度的净化磷酸，大部分送去产品酸贮槽，少部分净化磷酸去洗涤塔；分离后的萃取剂进入TBP中间槽，由TBP输送泵送入萃取塔循环使用。

使用本发明的工艺技术及装置，不仅可使湿法磷酸净化实现工业化生产，净化的湿法磷酸达到工业级磷酸的质量标准，而且由于本发明的塔综合了往复式振动筛板塔、转盘塔、搅拌塔等萃取设备的优点，能够实现塔板的往复运动和回转运动，同时还能够实现塔内液体的搅拌，可使有机物的挥发面积减小，减少有机物的挥发，避免设备的泄漏，使消耗可以大幅度降低，从而降低净化成本。

附图说明

图1为本发明的净化湿法磷酸的生产工艺流程示意方框图；图2为本发明使用的旋转振动筛板塔结构图，图中1为下澄清室，2为玻璃液位计，3为轻相分布头，4为支承塔板，5为B型耳式支座，6为转动轴支承，7为塔身，8为转动轴，9为塔板，10为拉杆，11为重相分布管，12为溢流口，13为盖板，14为上澄清室，15为重相进口，16为萃取剂分布管，17为萃取剂(轻相)进口，18为萃余相出口，19为主定位管，20为辅助定位管，21为分布板。

具体实施方式

实施例1：5,000吨/年湿法磷酸净化的具体工艺流程如下：

来自酸槽的浓度约48％P₂O₅浓磷酸经计量后进入脱硫脱色槽，脱硫剂磷矿粉、碳酸钙计量后进入脱硫脱色槽，在60～75℃下，磷矿粉与磷酸中的游离SO₃反应，生成CaSO₄·2H₂O达到脱硫的目的，碳酸钙还与F^-反应生成CaF₂沉淀；脱色剂碳酸钠、硅藻土计量后加入脱硫脱色槽与磷酸中的氟硅酸(盐)反应生产氟硅酸钠沉淀；同时活性炭定量加入脱硫脱色槽与磷酸进行脱色反应，脱除磷酸的色素，料浆进入缓冲槽进一步反应。料浆输送泵将料浆送去板框压滤机过滤，过滤后的磷酸进入过滤酸中间槽，滤饼卸下后放入滤渣堆放点待处理，冲洗液去污水槽，用泵打回湿法磷酸装置磷石膏再浆槽。

过滤酸经计量后进入萃取塔，来自TBP中间槽的萃取剂TBP，比重0.93，计量后逆向加入萃取塔。在50～65℃下，磷酸与TBP相互分散接触，在振动筛板的搅动下充分混合，大部分磷酸进入萃取剂形成比重为0.997的有机相，杂质则进入萃余酸中，从萃取塔底部排到萃余酸中间槽，用泵送湿法磷酸装置反应器。被H₃PO₄饱和的萃取剂有机相从萃取塔排出，进入精脱硫除铁槽，脱硫、铁后的有机相用泵送入洗涤塔，与逆向进入浓度为25％P₂O₅的净化磷酸在振动筛板的搅动下充分混合进行洗涤，磷酸中的杂质被洗涤除去，洗涤酸流进萃余酸槽。出洗涤塔的有机相经降乳化槽后进入反萃塔，从下部加入，脱盐水从反萃塔上部加入，有机相与脱盐水在塔内逆向接触，在振动筛板的搅动下充分混合，有机相中的磷酸被萃入水相，得到25％P₂O₅左右浓度的净化磷酸，大部分送去产品酸贮槽，少部分净化磷酸去洗涤塔；分离后的萃取剂进入TBP中间槽，由TBP输送泵送入萃取塔循环使用。萃取塔、洗涤塔、反萃塔的频率在19～30之间。

本实施例所制备的工业级磷酸，有关组分的含量如下表：

P₂O₅	SO₄ ^2-	Cl^-	Fe	As	重金属(以Pb计)
P₂O₅	SO₄ ^2-	Cl^-	Fe	As	重金属(以Pb计)	25％	0.004％	0.001％	0.005％	0.001％	0.002％

实施例2：5,000吨/年湿法磷酸净化生产工艺所用的旋转振动筛板塔如附图2所示。

该塔由上澄清室14、塔身7、下澄清室1组成，总高11,908mm；塔顶有盖板13；上澄清室14与塔身7间用下锥体连接，下澄清室1与塔身7间用上锥体连接；塔身7外径800mm，内装有筛板9共70～115块，筛孔直径12mm；上澄清室14有磷酸(重相)进口管15，下澄清室1内有萃取剂(轻相)进口管17，外有玻璃液位计2；塔中有转动轴8；塔身外有两组B型耳式支座6。

Claims

1一种溶剂萃取法净化湿法磷酸的生产工艺，工艺步骤依次包括预处理、脱硫、过滤分离、萃取、深脱硫、洗涤、反萃和浓缩，其特征包括：(1)在预处理阶段设置一个脱硫脱氟缓冲槽和在萃取塔和洗涤塔中间设置一个精脱硫除铁槽；(2)将萃取、洗涤和反萃过程分别在萃取塔、洗涤塔和反萃塔中进行，以上三个塔均使用旋转振动筛板塔；(3)在洗涤塔与反萃塔之间设置一个降乳化槽。

2如权利要求1所述的净化湿法磷酸的生产工艺，其特征在于工艺指标控制为原料磷酸浓度：48％P₂O₅；脱硫脱氟缓冲槽的脱盐水温度：60～75℃；萃取塔、洗涤塔和反萃塔的温度：50～65℃；净化磷酸浓度25％P₂O₅，有机相比重0.997，TBP比重0.93；萃取塔、洗涤塔和反萃塔的频率在19～30之间。

3一种用于如权利要求1所述的净化湿法磷酸生产工艺的设备，其特征在于所用的设备为旋转振动筛板塔，该塔由上澄清室(14)、塔身(7)、下澄清室(1)组成；塔顶有盖板(13)；上澄清室(14)与塔身(7)间用下锥体连接，下澄清室(1)与塔身(7)间用上锥体连接；塔身(7)内装有筛板；上澄清室(14)有重相进口管(15)，下澄清室(1)内有轻相进口管(17)，外有玻璃液位计(2)；塔中有转动轴(8)；塔身(7)外有两组B型耳式支座(6)。