CN219620890U - 湿法磷酸的萃取结晶装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种湿法磷酸的萃取结晶装置，湿法磷酸的萃取结晶装置，粗磷酸储罐的出口与萃取装置的进入口连接；萃取装置的出口与反萃取装置的进入口连接；反萃取装置的出口与浓缩罐的进入口连接。浓缩罐出口与悬浮结晶器的进入口连接；悬浮结晶器的出口与磷酸晶体储罐的进入口连接；磷酸晶体储罐的出口与磷酸产品储罐的进入口连接。重结晶净化可以根据装置及工艺的需要生产不同品质的磷酸，同时低温结晶工艺方案可以减少对材质依赖，一般国产316L或者2205就能满足需求。采用该装置进行的工艺过程中，脱除大量的金属阳离子后，酸的黏度下降，磷酸在提高浓缩时可以节约蒸汽消耗，同时酸浓提升有利于氟的脱除。

Description

湿法磷酸的萃取结晶装置

技术领域

本实用新型属于硫酸法湿法磷酸净化技术领域，一种获得高纯湿法磷酸净化装置。

背景技术

我国目前磷矿石基础储量为32.4亿吨，已探明磷矿资源分布在27个省(自治区)，但分布较为集中，主要分布在湖北、四川、贵州、云南、湖南五个省份，五省份的磷矿资源储量合计占比超过80％，但是随着磷矿资源消耗，大部分呈现出品位低特性，低品位磷矿资源化利用很大程度上取决于湿法磷酸技术水平。湿法磷酸较热法磷酸具有可以利用低品位磷矿，工艺能耗低特点，但是也有自身固有缺点就是磷酸杂质含量高，需要进一步净化提纯难度大。

随着新能源的崛起，对于高纯磷酸需求越来越大，因此对于磷酸净化显得尤为迫切。磷酸净化方法有很多，化学沉淀、溶剂萃取、结晶、离子交换等，目前国内以溶剂萃取为主流工艺路线，其中以瓮福为主的萃取工艺，能够连续工业化生产食品级磷酸的，川大和华师溶剂萃取净化工艺满足工业磷酸需求。

通过对湖北区域胶磷矿生产湿法磷酸进行分析发现，酸中的铁镁铝倍半氧化物含量高其MER值(磷酸中倍半氧化物百分含量总和和五氧化二磷百分含量比值)高达8％，在对稀磷酸进行提浓时，由于铁镁铝离子影响，导致酸黏度高，浓缩时能耗高，酸提浓困难，对后续萃取效率提升影响较大。

发明内容

为了解决以上问题，主要目的针对现有萃取技术存在的不足，提出了萃取+悬浮结晶除杂技术路线。可以针对湿法磷酸杂质含量高条件下，有效的去除杂质，得到高纯度的湿法净化磷酸。整个工艺萃取率高，萃余酸产率低适宜于大规模生产的新生产技术。

该装置的技术方案包含以下两个工序串联方式，其装置的连接结构如下：

湿法磷酸的萃取结晶装置，粗磷酸储罐的出口与萃取装置的进入口连接；

萃取装置的出口与反萃取装置的进入口连接；

反萃取装置的出口与浓缩罐的进入口连接。

浓缩罐出口与悬浮结晶器的进入口连接；

悬浮结晶器的出口与磷酸晶体储罐的进入口连接；

磷酸晶体储罐的出口与磷酸产品储罐的进入口连接。

萃取装置出口与脱硫塔的进入口连接；脱硫塔的出口与反萃取装置的进入口连接。

反萃取装置的出口分别与萃取剂储罐及反萃酸储罐连接；

萃取剂储罐的出口与萃取装置的进入口连接。

反萃酸储罐的出口与脱溶剂釜的进入口连接，脱溶剂釜的出口与脱色釜的进入口连接。

萃取装置与脱硫塔的出口分别与萃余酸解析塔的进入口连接，萃余酸解析塔的出口与过滤器一的进入口连接，过滤器一的出口分别与粗磷酸储罐及磷酸盐储罐连接。

悬浮结晶器的出口还与磷酸母液储罐的进入口连接，磷酸母液储罐的出口与粗磷酸储罐连接。

磷酸晶体储罐的出口与过滤器二的进入口连接，过滤器二的出口与熔融罐的进入口连接，熔融罐的出口与磷酸产品储罐的进入口连接。

过滤器二的另一出口与滤液储罐的进入口连接，滤液储罐的出口与悬浮结晶器的进入口连接。

针对上述装置，本发明提供一种萃取与重结晶的净化工艺，具体工艺步骤如下：

一、净化工序：

(1)步骤1萃取：将粗浓磷酸送至萃取塔与萃取剂进行逆流萃取反应，得到含五氧化二磷的轻相1和重相1。

(2)步骤2精脱硫：将萃取工序步骤1得到的轻相1使用脱硫剂进行反应精脱硫，洗涤得到轻相2和重相2。

(3)步骤3反萃：将中间净化工序步骤2得到的轻相1使用脱盐水进行反萃，得到轻相3和重相3。轻相3返回净化萃取工序循环反应，重相3为萃取后得到的萃酸。

(4)步骤4萃余酸解析：将中间净化工序步骤1得到的重相1，经过解析溶剂得到萃余酸，萃余酸经过过滤得到清液返回预净化工序的清液槽参与预萃取反应。过滤的含磷废渣送至肥料工序生产肥料。

(5)步骤5反萃酸解析：将中间净化工序步骤3得到的反萃酸进行溶剂解析提浓得到不含萃取剂的磷酸。

(6)步骤6脱色：将中间净化工序步骤5得到的磷酸，通过活性炭进行脱色得到脱色酸。

(7)步骤7提浓：将中间净化工序步骤6得到的脱色酸经过闪蒸将酸浓提浓到五氧化二磷含量61-63％浓磷酸。

二、后净化工序：

(1)步骤1悬浮结晶：将中间净化工序步骤7得到的五氧化二磷含量61-63％浓磷酸采取逐步降温结晶，结晶级数在2-5级，得到高纯磷酸晶体和母液。

(2)步骤2离心过滤洗涤：将后净化工序步骤1得到的磷酸结晶体，采用10-15％的纯磷酸或者脱盐水进行洗涤，经过离心过滤得到高纯的含量在85-95％的磷酸晶体，洗涤过程的滤液返回至悬浮结晶器中。

(2)步骤3稀释：将后净化工序步骤2得到的高纯的含量在85-95％的磷酸晶体，经加热至30-35℃后，配置成不同浓度的磷酸，如配置成质量分数为85％的磷酸。

本实用新型专利如下：

1、反应过程不需要添加硫化钠脱砷，没有引入钠离子，有效减少现场系统结垢清理，同时减少现场安全风险。

3、重结晶净化可以根据装置及工艺的需要生产不同品质的磷酸，同时低温结晶工艺方案可以减少对材质依赖，一般国产316L或者2205就能满足需求。

附图说明

图1为湿法磷酸的萃取结晶装置结构图。1.粗磷酸储罐，2.萃取装置，3.脱硫塔，4.反萃取装置，5.反萃酸储罐，6.脱溶剂釜，7.脱色釜，8.浓缩罐，9.萃取剂储罐，10.萃余酸解析塔，11.过滤器一，12.磷酸盐储罐，13.悬浮结晶器，14.磷酸晶体储罐，15.过滤器二，16.熔融罐，17.磷酸产品储罐，18.磷酸母液储罐，19.滤液储罐。

具体实施方式

实施例1

湿法磷酸的萃取结晶装置，粗磷酸储罐1的出口与萃取装置2的进入口连接；萃取装置2出口与脱硫塔3的进入口连接；脱硫塔3的出口与反萃取装置4的进入口连接；

反萃取装置4的出口分别与萃取剂储罐9及反萃酸储罐5连接；

萃取剂储罐9的出口与萃取装置2的进入口连接。

反萃酸储罐5的出口与脱溶剂釜6的进入口连接，脱溶剂釜6的出口与脱色釜7的进入口连接。

萃取装置2与脱硫塔3的出口分别与萃余酸解析塔10的进入口连接，萃余酸解析塔的出口10与过滤器一11的进入口连接，过滤器一11的出口分别与粗磷酸储罐1及磷酸盐储罐12连接。

反萃取装置4的出口与浓缩罐8的进入口连接。

浓缩罐8出口与悬浮结晶器13的进入口连接；

悬浮结晶器13的出口与磷酸晶体储罐14的进入口连接；悬浮结晶器13的出口还与磷酸母液储罐18的进入口连接，磷酸母液储罐18的出口与粗磷酸储罐1连接。磷酸晶体储罐14的出口与过滤器二15的进入口连接，过滤器二15的出口与熔融罐16的进入口连接，熔融罐16的出口与磷酸产品储罐17的进入口连接。过滤器二15的另一出口与滤液储罐19的进入口连接，滤液储罐19的出口与悬浮结晶器13的进入口连接。

实施例2

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，利用湿法磷酸二水粗磷酸为原料磷酸，粗磷酸指标见表1，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

表1磷酸参数指标

采用上述的工艺过程及编号5的粗磷酸进行湿法磷酸净化工艺，具体步骤如下：

萃取剂的配置：柠檬酸硬酯酰酯与十四醇以体积比1：28混合后，在600r/min下超速混合10min，形成透明的混悬状。

脱硫剂：碳酸钡的稀磷酸溶液，稀磷酸的质量浓度为40％，所述的碳酸钡的稀磷酸溶液中碳酸钡的质量分数为30％。

一、萃取净化工序：

(1)步骤1萃取：净化萃取塔内温度为45±5℃，萃取塔内压力为0.01-0.05MPa，将粗磷酸与萃取剂分别预热至45±5℃，湿法磷酸与萃取溶剂以体积比1:2分别自萃取塔的上部及下部一同进入萃取塔进行接触萃取，萃取过程中采用转盘塔进行乳化分散，进行接触反应5min后开始收集含五氧化二磷的轻相1和重相1。

(2)步骤2精脱硫：将萃取净化工序步骤1得到的轻相1使用脱硫剂进行反应精脱硫，其中轻相1与脱硫剂的体积比12：1，洗涤得到轻相2和重相2。

(3)步骤3反萃：将萃取净化工序步骤2得到的轻相2使用脱盐水进行反萃，得到轻相3和重相3。轻相3补充12％体积分数的萃取剂返回净化萃取工序循环反应，重相3为中间净化后得到的质量浓度40-42％的反萃酸。

(4)步骤4萃余酸解析：将萃取净化工序步骤1得到的重相1与步骤2得到的重相2混合后经过解析脱除溶剂得到萃余酸，萃余酸经过过滤得到的液相再次进行萃取反应。过滤的含磷废渣送至肥料工序生产肥料。

(5)步骤5反萃酸解析：将萃取净化工序步骤3得到的质量浓度40-42％的反萃酸在10-30KPaA，85-100℃下进行真空精馏脱溶剂得到不含溶剂的浓度为42-50％的磷酸。

(6)步骤6脱色：将萃取净化工序步骤5得到的磷酸，通过活性炭进行脱色得到脱色酸。

(7)步骤7提浓：将萃取净化工序步骤6得到的脱色酸经过在90-120℃、绝压10-25KPaA下真空闪蒸提浓到五氧化二磷含量61-65％浓磷酸。

二、重结晶净化工序：

(1)步骤1悬浮结晶：将萃取净化工序步骤7得到的五氧化二磷含量61-65％浓磷酸降温至30-35℃后，在150r/min搅拌下浆化混合均匀；浆化后的磷酸降温至25-30℃通入至悬浮结晶器内，搅拌速度为30r/min进行悬浮结晶得到浆料，悬浮结晶器设备的内置材料为国产316L。

所述梯度降温级数为4级，则浆化后的磷酸降温至至25℃后以1.0℃/min降温至22±0.5℃，保温5min；

接着再以0.8℃/min降温至18±0.5℃，保温5min；

接着再以0.4℃/min降温至14±0.5℃，保温5min；

接着再以0.2℃/min降温至5±0.5℃保温5min。

(2)步骤2离心过滤洗涤：将重结晶净化工序步骤1得到的磷酸结晶体及磷酸母液，磷酸结晶体采用质量分数12％的高纯磷酸进行洗涤，所述高纯磷酸为杂质小于50ppb的磷酸，经过离心过滤得到高纯的含五氧化二磷含量在61.5-70％的磷酸晶体。分离得到的磷酸母液送入旋流器中进行细晶回收，回收的细晶送入粗磷酸中进行萃取，细晶母液作为废液排出；

(3)步骤3稀释：将后净化工序步骤2得到的高纯的五氧化二磷含量在61.5-70％的磷酸晶体。晶体采用5℃-10℃低温脱盐水作为洗涤液进行洗涤，洗涤过程的滤液返回至步骤(2)的悬浮结晶器中；经洗涤液洗涤后进入熔融罐中升温至30-35℃进行加热熔融，经稀释后得到磷酸产品。

注，本发明的收率是指产品酸/给料磷酸，表征的是磷酸提纯效率。

Claims (8)

1.湿法磷酸的萃取结晶装置，其特征在于，

粗磷酸储罐（1）的出口与萃取装置（2）的进入口连接；

萃取装置（2）的出口与反萃取装置（4）的进入口连接；

反萃取装置（4）的出口与浓缩罐（8）的进入口连接；

浓缩罐（8）出口与悬浮结晶器（13）的进入口连接；

悬浮结晶器（13）的出口与磷酸晶体储罐（14）的进入口连接；

磷酸晶体储罐（14）的出口与磷酸产品储罐（17）的进入口连接。

2.根据权利要求1所述的湿法磷酸的萃取结晶装置，其特征在于，萃取装置（2）出口与脱硫塔（3）的进入口连接；脱硫塔（3）的出口与反萃取装置（4）的进入口连接。

3.根据权利要求1所述的湿法磷酸的萃取结晶装置，其特征在于，反萃取装置（4）的出口分别与萃取剂储罐（9）及反萃酸储罐（5）连接；

萃取剂储罐（9）的出口与萃取装置（2）的进入口连接。

4.根据权利要求1所述的湿法磷酸的萃取结晶装置，其特征在于，反萃酸储罐（5）的出口与脱溶剂釜（6）的进入口连接，脱溶剂釜（6）的出口与脱色釜（7）的进入口连接。

5.根据权利要求1所述的湿法磷酸的萃取结晶装置，其特征在于，萃取装置（2）与脱硫塔（3）的出口分别与萃余酸解析塔（10）的进入口连接，萃余酸解析塔（10）的出口与过滤器一（11）的进入口连接，过滤器一（11）的出口分别与粗磷酸储罐（1）及磷酸盐储罐（12）连接。

6.根据权利要求1所述的湿法磷酸的萃取结晶装置，其特征在于，悬浮结晶器（13）的出口还与磷酸母液储罐（18）的进入口连接，磷酸母液储罐（18）的出口与粗磷酸储罐（1）连接。

7.根据权利要求1所述的湿法磷酸的萃取结晶装置，其特征在于，磷酸晶体储罐（14）的出口与过滤器二（15）的进入口连接，过滤器二（15）的出口与熔融罐（16）的进入口连接，熔融罐（16）的出口与磷酸产品储罐（17）的进入口连接。

8.根据权利要求7所述的湿法磷酸的萃取结晶装置，其特征在于，过滤器二（15）的另一出口与滤液储罐（19）的进入口连接，滤液储罐（19）的出口与悬浮结晶器（13）的进入口连接。