湿法磷酸生产工艺路线简介

1)工艺路线介绍

从湿法磷酸进行工业生产以来,二水物流程一直占主导地位。 目前,已有各种各样的流程。 萃取槽和过滤机的选型,以及流程配置均各具特色。 最初我国使用较多的是单槽多桨鼓风机冷却流程。 它采用浓度为93% ～98%的硫酸和磷矿浆反应。 二水物湿法磷酸的生产主要分两个步骤:包括磷矿的分解和磷酸与磷石膏的分离。 其工艺流程如图2.2 所示。 从原料工段送来的矿浆经计量后进入酸解槽,硫酸经计量槽用泵送入酸解槽,通过自控调节确保硫酸和矿浆按比例加入。 酸解得到的磷酸和磷石膏的混合物送到盘式过滤机进行过滤。 为了降低酸解反应槽中的反应温度,用鼓风机鼓入空气进行冷却。 酸解槽放出的气体用文丘里吸收塔及洗涤塔进行水循环吸收,吸收液用泵送到文丘里吸收塔进行循环吸收,加入一定新鲜水进行置换,达到一定浓度的循环液形成副产品氟硅酸。 净化的尾气经排风机和排气筒排放。

过滤所得到的石膏滤饼经洗涤后经螺旋输送机送入渣斗并经传送带送到渣场内堆积起来用于其他用途。 滤饼采用3 次洗涤流程,冲洗过滤机的滤盘及地坪的污水封闭循环。 一次洗涤液,经气液分离后,进入到滤洗液的中间槽的滤洗液格内,最后返回酸解槽。 滤液磷酸经过泵,一部分磷酸中间槽进行储存起来,用于生产磷酸用,另一部分返回一洗格内。 一洗液由一洗液泵全部送到酸解槽。 二洗液和三洗液分别经二洗液泵返回过滤机逆流洗涤滤饼。 吸干液经气液分离器进滤洗液中间槽三洗液格内。 水泵的压出气则送到过滤机进行反吹石膏渣卸料用。

图2.2　工艺流程图

过滤工序所需要的真空由水环式真空泵产生,抽出的气体经过冷凝器用水冷却。 真空泵冷却水集中在冷却池,通过泵送到冷凝器作冷却水用。 从冷凝器中排出的污水经液封槽排入冷凝水池后,由泵送到文丘里洗涤塔和磷铵工段进行混合冷凝,冷却降温、循环使用。

2)工艺要求

湿法磷酸生产工艺的要求为:

①能有效地控制料浆中的硫酸根和钙离子浓度以及硫酸钙的成核速率,以利于结晶的长大并在生产的过程中不会发生晶形的改变。

②有良好的搅拌和回浆,避免出现局部的过饱和度增高的情况。

③酸解要有足够大的容积,可以保证有足够的停留时间。

④具有冷却料浆的有效手段,并能有效地控制好料浆的温度与消除泡沫。

3)主要系统介绍(www.xing528.com)

20 世纪60年代以来,湿法磷酸生产发展的一个重大发展趋势是建设大规模的自动化程度高的化工厂,然而这样的大型化工装置是由单一的反应槽和单一的过滤机组成,已经建成的日生产能力达到1 000 t,甚至更大一些的。 大型的装置是有利的,其规模越大,工厂的建设投资就越省,相对的生产成本就越低。 主要由以下几种系统组成。

(1)反应系统

湿法磷酸是用硫酸分解磨细的磷矿制得的,硫酸的用量大致等于和磷矿中CaO 化合所需的化学计量。 大约有97%的硫酸根以硫酸钙的形态沉淀出来,有2% ～3%呈溶解态的硫酸盐留在磷酸中。 为了有效地操作,溶解态硫酸盐的含量必须严格控制。 成品酸中P2O5的浓度以及反应器内料浆中固体物的浓度这两者都借助于从过滤机返回的循环磷酸的浓度和数量来控制。 磷酸的分解,可以认为是分成几步进行的。 首先,磷矿中的磷酸钙被磷酸分解生成磷酸一钙,然后磷酸一钙与硫酸作用生成磷酸以及石膏。 此外,有一些磷矿被硫酸直接分解生成硫酸钙和磷酸,但是,这个反应由于形成一层不溶性的硫酸钙包围住各个矿粒而会自行抑制。

(2)冷凝系统

虽然以生成半水物或无水物为基础的那些特殊方法也许需要在反应器的一处或数处加热,但更为常用的二水法则需要移去大量的热。 否则,反应器内的温度将升到远高于生成易过滤的石膏所希望的温度范围75 ～85 ℃。 依据所进行的设计、用户的要求、环境条件,例如,有冷却水可利用等,热量的移走在大多数场合下或是以吹入空气,或是采用真空下闪蒸而冷却。 热量的产生,是由于加入的硫酸被稀释、各种化学反应、结晶放热以及供给搅拌机的机械能转化成热能。 移去的总热量是操作温度、浓度和矿的组成的函数,不过在扣除了各种热损失之后,并以供给93%硫酸为基准时,分解每吨矿通常大约是550 000 kJ 的热量,使用冷却水管进行冷却是不切实际的,因为很快结垢并腐蚀。 某些较早期的工厂应用各种结构的浸没在液层下的空气鼓泡器获得了成功,但是更大的装置需要更有效的方法导致发展了适用的橡胶的真空冷却器,热的料浆从最后一个反应器用泵打入这种冷却器里进行闪蒸,然后又返回反应系统的前端。 虽然在这种冷却器里也会结垢,但设计得当的结构能使这种装置长期运行而不会发生大问题。 为产生真空所需要的中压蒸汽通常可以从邻近的硫酸厂获得,不过若这类蒸汽没有的话,可以使用真空泵。 近来大型单槽反应器的普及,给空气冷却的方式提供了新的方法,很大的液体表面能进行显著的蒸发冷却作用,特别是当从适当的歧管或管线吹空气经过热料浆表面以协助冷却。 这种方法简单,因而引人注意,不过需要一个大小适当的洗涤器以处理排出的空气。 如果适合,还可以辅以真空冷却。 这种方法对于任何形状的反应器(圆的、椭圆形的等)都是一样可用的,整个槽内的液体的温度差不多是一样。

(3)消化系统

消化阶段主要是让酸解好的反应物进一步充分反应,让其反应颗粒加大加粗有利于下一步的过滤。 反应器就是消化槽。 消化槽的制造简单,造型可以根据工厂的实际情况自己确定。 消化槽的大小也可以根据生产能力的大小设计。 磷酸的生产中对消化槽没有太多的要求。

(4)过滤系统

现在倾向于使用水平放置的翻盘式过滤机,因为它们适用于大尺寸的,并且容易维修和易于保持不堵塞和不结垢。 另一种专门设计用于石膏过滤的过滤机是转台式的水平真空过滤机,这种过滤机将转台式过滤机的结构简单与翻盘式过滤机的某些优点结合起来。 毫无疑问,石膏过滤技术将会有更进一步发展。

(5)生产流程图

湿法磷酸的生产流程如图2.3 所示。

图2.3　湿法磷酸生产流程图