CN219897129U - 湿法磷酸纯化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种湿法磷酸纯化装置，粗磷酸储罐的出口与预萃取反应釜的进口连接；预萃取反应釜的出口与浓缩罐的进口连接；浓缩罐的出口与悬浮结晶反应釜的进口连接；悬浮结晶反应釜的出口与磷酸晶体储罐的进口连接。采用本实用新型的装置在预处理采用萃取方式对金属阳离子脱除，可以适用原料酸高杂质体系，尤其是半水二水湿法磷酸工艺的高铝高镁体系磷酸。后净化可以根据工艺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。

Description

湿法磷酸纯化装置

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纯化装置。

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，提出了萃取与悬浮结晶除杂装置系统。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。

本实用新型的湿法磷酸纯化装置包含以下两个工序串联方式，其装置结构如下：

粗磷酸储罐的出口与预萃取反应釜的进口连接；

预萃取反应釜的出口与浓缩罐的进口连接；

浓缩罐的出口与悬浮结晶反应釜的进口连接；

悬浮结晶反应釜的出口与磷酸晶体储罐的进口连接。

粗磷酸储罐的出口与沉降塔的进口连接，沉降塔的出口与清液槽的进口连接；清液槽的出口与预萃取反应釜的进口连接。

沉降塔的另一出口与过滤器一连接，过滤器一与清液槽的进口连接。

预萃取反应釜的另一出口与反萃取釜一的进口连接。

反萃取釜一的出口一方面与预萃取储罐的进口连接，预萃取储罐出口与预萃取反应釜的进口连接；反萃取釜一的出口另一方面连接至磷酸盐储罐。

磷酸晶体储罐的出口与过滤器二的进口连接；

过滤器二的出口与熔融罐的进口连接；

熔融罐的出口与磷酸产品储罐的进口连接。

悬浮结晶反应釜的另一出口与磷酸母液储罐连接，磷酸母液储罐与清液槽的进口连接。

过滤器二的另一出口与滤液储罐连接，滤液储罐与清液槽的进口连接。

针对上述装置的连接结构，本实用新型提供一种湿法磷酸纯化工艺，具体工艺步骤如下：

一、净化工序：

(1)步骤1预沉降：将粗磷酸送至沉降槽中通过添加沉降剂进行沉降得到清酸，溢流至清液槽，下部淤酸经过压滤固液分离，固体送至肥料车间生产肥料，清液返回送至清液槽。

(2)步骤2预萃取：步骤1得到的清液和预萃取剂一同送至萃取塔中，采取逆流接触方式进行萃取反应，得到轻相1和重相2。

(3)步骤3脱溶剂：步骤2得到的轻相经过脱溶剂后得到磷酸盐，生产肥料。

(4)步骤4脱溶剂：步骤2得到的重相经过浓缩后得到53-62％的浓磷酸。

二、后净化工序：

(1)步骤1悬浮结晶：将净化工序步骤4得到的五氧化二磷含量53-62％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磷酸母液。

(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，采用稀磷酸(质量分数为10-15％)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量在98-99％的磷酸晶体。

(3)步骤3稀释：将后净化工序步骤2得到的高纯的含量在98-99％的磷酸晶体，经熔融、稀释后得到含量为85％的磷酸产品采出。

(4)步骤4母液处理：将后净化工序步骤1得到的磷酸母液即步骤2洗涤后的滤液返回至萃取工序参与萃取，实现连续化。

本实用新型有益效果如下：

1.才有该装置进行的工艺过程中，预处理不需要添加矿浆脱除硫酸根，操作方面，现场便于管理，没有磷石膏产生，酸损耗低。

2.该装置进行的工艺萃取率高，副产萃余酸量少。

3.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。

4.在预处理采用萃取方式对金属阳离子脱除，可以适用原料酸高杂质体系，尤其是半水二水湿法磷酸工艺的高铝高镁体系磷酸。

5.后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。

6.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。

附图说明

图1为本实用新型的装置结构图。1.粗磷酸储罐，2.沉降塔，3.清液槽，4.预萃取反应釜，5.反萃取釜一，6.预萃取储罐，7.磷酸盐储罐，8.浓缩罐，9.悬浮结晶反应釜，10.磷酸晶体储罐，11.磷酸母液储罐，12.过滤器一，13.熔融罐，14.磷酸产品储罐，15.滤液储罐，16.过滤器二。

具体实施方式

实施例1

湿法磷酸纯化装置，粗磷酸储罐1的出口与预萃取反应釜4的进口连接；

预萃取反应釜4的出口与浓缩罐8的进口连接；

浓缩罐8的出口与悬浮结晶反应釜9的进口连接；

悬浮结晶反应釜9的出口与磷酸晶体储罐10的进口连接。磷酸晶体储罐10的出口与过滤器一12的进口连接；

过滤器一12的出口与熔融罐13的进口连接；

熔融罐13的出口与磷酸产品储罐14的进口连接。

粗磷酸储罐1的出口与沉降塔2的进口连接，沉降塔2的出口与清液槽3的进口连接；清液槽3的出口与预萃取反应釜4的进口连接。

沉降塔2的另一出口与过滤器二16连接，过滤器二16与清液槽3的进口连接。

预萃取反应釜4的另一出口与反萃取釜一5的进口连接。

反萃取釜一5的出口一方面与预萃取储罐6的进口连接，预萃取储罐6出口与预萃取反应釜4的进口连接；反萃取釜一5的出口另一方面连接至磷酸盐储罐7。

悬浮结晶反应釜9的另一出口与磷酸母液储罐11连接，磷酸母液储罐11与清液槽3的进口连接。

过滤器一12的另一出口与滤液储罐15连接，滤液储罐15与清液槽3的进口连接。

实施例2

为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的装置的运行过程，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3的粗磷酸进行湿法磷酸净化工艺，具体步骤如下：

预萃取剂的制备：将三硬脂基亚磷酸酯加入到己醇中，配置成质量浓度为16wt％的混合溶液，将该混合溶液在600r/min的转速下进行超速混合11min得到萃取溶剂。

一、净化工序：

(1)步骤1预沉降：将上述编号3的粗磷酸送至沉降槽中通过添加沉降剂(聚丙烯酰胺)进行沉降2h得到清酸，清酸溢流至清液槽，下部淤酸经过压滤固液分离，固体送至肥料车间生产肥料，清液返回送至清液槽。

(2)步骤2预萃取：萃取塔内温度为40±5℃，萃取塔内压力为0.5-0.6MPa，将步骤1得到的清液与预萃取剂分别预热至40±5℃后分别自萃取塔的上部和下部一同进入萃取塔进行逆流接触方式萃取，萃取过程中采用转盘塔进行乳化分散，湿法磷酸与萃取溶剂以体积比1:2.5，接触萃取时间为5min，萃取反应完成后开始收集轻相1和重相1。

(3)步骤3脱溶剂：步骤2得到的轻相1加入质量分数30％的稀硫酸脱除钙、镁、铝等阳离子，再加入10％草酸脱除杂质阳离子铁后得到空载预萃取剂，得到的预萃取剂补加12％体积分数的新鲜预萃取剂用于连续化预萃取；分离出的阳离子盐用于生产肥料添加剂。

(4)步骤4脱溶剂：步骤2得到的重相1经过浓缩后得到61-55％的浓磷酸。

二、后净化工序：

(1)步骤1悬浮结晶：将净化工序步骤4得到的的五氧化二磷含量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3级，则浆化后的磷酸降温至25℃后以0.5℃/min降温至15±0.5℃，保温10min；接着再以0.3℃/min降温至10±0.5℃，保温10min；接着再以0.3℃/min降温至3±0.5℃保温10min。

(2)步骤2离心过滤洗涤：将步骤(1)得到的浆料进行固液分离，得到磷酸结晶体及磷酸母液，磷酸结晶体采用质量分数10％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量在98-99％的磷酸晶体，洗涤过程的滤液及过滤后的滤液返回至净化工序的步骤(1)中，实现连续化；经洗涤液洗涤后进入熔融罐中升温至30-35℃进行加热熔融，可以稀释至60％-85％中的任意需要的浓度采出，或者直接采出。

(3)步骤3母液处理：分离得到的磷酸母液送入旋流器中进行细晶回收，回收的细晶送入净化工序的步骤(1)，细晶母液作为废液排出。

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.湿法磷酸纯化装置，其特征在于，

粗磷酸储罐（1）的出口与预萃取反应釜（4）的进口连接；

预萃取反应釜（4）的出口与浓缩罐（8）的进口连接；

浓缩罐（8）的出口与悬浮结晶反应釜（9）的进口连接；

悬浮结晶反应釜（9）的出口与磷酸晶体储罐（10）的进口连接。

2.根据权利要求1所述的湿法磷酸纯化装置，其特征在于，粗磷酸储罐（1）的出口与沉降塔（2）的进口连接，沉降塔（2）的出口与清液槽（3）的进口连接；清液槽（3）的出口与预萃取反应釜（4）的进口连接。

3.根据权利要求1所述的湿法磷酸纯化装置，其特征在于，沉降塔（2）的另一出口与过滤器二（16）连接，过滤器二（16）与清液槽（3）的进口连接。

4.根据权利要求2所述的湿法磷酸纯化装置，其特征在于，预萃取反应釜（4）

的另一出口与反萃取釜一（5）的进口连接。

5.根据权利要求3所述的湿法磷酸纯化装置，其特征在于，反萃取釜一（5）的出口一方面与预萃取储罐（6）的进口连接，预萃取储罐（6）出口与预萃取反应釜（4）的进口连接；反萃取釜一（5）的出口另一方面连接至磷酸盐储罐（7）。

6.根据权利要求5所述的湿法磷酸纯化装置，其特征在于，磷酸晶体储罐（10）的出口与过滤器一（12）的进口连接；

过滤器一（12）的出口与熔融罐（13）的进口连接；

熔融罐（13）的出口与磷酸产品储罐（14）的进口连接。

7.根据权利要求6所述的湿法磷酸纯化装置，其特征在于，悬浮结晶反应釜（9）的另一出口与磷酸母液储罐（11）连接，磷酸母液储罐（11）与清液槽（3）的进口连接。

8.根据权利要求6所述的湿法磷酸纯化装置，其特征在于，过滤器一（12）的另一出口与滤液储罐（15）连接，滤液储罐（15）与清液槽（3）的进口连接。