磷酸生產(chǎn)工藝

一、磷酸的生產(chǎn)方法

磷酸是一種三元酸，屬中強(qiáng)酸，其工業(yè)生產(chǎn)方法可分為兩大類，一類是熱法生產(chǎn)，系由元素磷氧化制取，酸質(zhì)較好，多用于制造磷酸鹽產(chǎn)品或食品級(jí)磷酸鹽；另一類是濕法生產(chǎn)，是用酸分解磷礦制成磷酸，酸質(zhì)較差，通常用以生產(chǎn)肥料，或經(jīng)凈化后制造磷酸鹽。

二、濕法磷酸發(fā)展史

濕法磷酸批量生產(chǎn)用于肥料及其他工業(yè)，迄今已有一百多年歷史。1870~1872年間在德國(guó)首次開始生產(chǎn)，為間歇生產(chǎn)。

連續(xù)式濕法磷酸始于1925年的道爾流程，1932年道爾公司在特富爾建成磷酸工廠，在技術(shù)上做了兩項(xiàng)改革，強(qiáng)化了磷酸生產(chǎn)，制得32%P2O5的濃磷酸，為以后半個(gè)多世紀(jì)二水物流程的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

40年代，特別是二戰(zhàn)以后，世界濕法磷酸的生產(chǎn)技術(shù)取得了明顯進(jìn)展，（1）新的生產(chǎn)流程不斷涌現(xiàn)，逐步取代了30年代的道爾流程。（2）生產(chǎn)設(shè)備不斷更新、強(qiáng)化。（3）60年代，單系列生產(chǎn)能力不斷擴(kuò)大，出現(xiàn)日產(chǎn)1000噸P2O5的生產(chǎn)裝置。（4）出現(xiàn)大量再結(jié)晶流程。

我國(guó)濕法磷酸的科研工作始于1953年，首先研究了二水物工藝，于1963年完成中間試驗(yàn)，并在南京建成年產(chǎn)1.5萬(wàn)噸磷酸的試驗(yàn)工廠。其它流程研究于1975年完成中間試驗(yàn)。現(xiàn)在上海博易和生產(chǎn)的BX-839消泡劑完全解決了礦粉與酸反應(yīng)過(guò)程中泡沫的困擾。

三、濕法磷酸生產(chǎn)流程分類

按操作方式不同分為：間歇操作流程；連續(xù)操作流程。

按反應(yīng)槽型及數(shù)量不同分為：多槽流程；單槽流程；同心圓單槽流程；多室單槽流程。

按反應(yīng)槽料漿冷卻方法不同分為：真空冷卻流程；鼓風(fēng)冷卻流程。

按硫酸鈣水合結(jié)晶的不同分為：二水物流程；半水物流程；無(wú)水物流程；二水-半水再結(jié)晶流程；半水-二水再結(jié)晶流程。

四、磷礦的分解過(guò)程

1、磷礦與硫酸反應(yīng)（ 二水物法）生成磷酸的反應(yīng)式：

主反應(yīng)：CaF（PO4）3+5H2SO4+2H2O=3H3PO4+HF+5CaSO4·2 H2O

副反應(yīng)：6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O

H2SiF6=SiF4+2HF

CaCO3+ H2SO4+H2O = CaSO4·2 H2O+CO2

MgCO3+ H2SO4 = MgSO4 +H2O +CO2

Fe2O3+2H3PO4=2FePO4+3H2O

Al2O3+2H3PO4=2AlPO4+3H2O

2、過(guò)程的熱化學(xué)

磷礦與硫酸反應(yīng)要放出大量的熱，在生產(chǎn)時(shí)需要將其移出。

3、磷礦的反應(yīng)活性和抗阻緩性

反應(yīng)活性是表示磷礦顆粒能被酸滲透的程度；抗阻緩性也被稱為抗鈍化性，是表示磷礦被酸分解時(shí)抵抗“鈍化膜”包裹的特點(diǎn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，開陽(yáng)磷礦反應(yīng)活性較好，但抗阻緩性較差。

五、硫酸鈣的結(jié)晶

1、硫酸鈣結(jié)晶的形態(tài)

三種：二水物、半水物、無(wú)水物

2、硫酸鈣的結(jié)晶過(guò)程

3、結(jié)晶過(guò)程的影響因素

磷礦的粒度、液相磷酸濃度、料漿含固量、液相硫酸濃度、反應(yīng)溫度、磷礦中的雜質(zhì)等

六、二水物工藝流程

1、概述

二水物流程是濕法磷酸生產(chǎn)中應(yīng)用最早、最為廣泛的流程，根據(jù)80年代初期的統(tǒng)計(jì)，采用二水物流程的工廠占80%，產(chǎn)量所占比例更大。

二水物流程出現(xiàn)了有各自不同特點(diǎn)的很多流程，工業(yè)上應(yīng)用較多的有兩三種流程，如普萊昂流程、羅納普朗克流程、吉科布斯-道爾科流程等，其中普萊昂流程被采用的數(shù)目最多，規(guī)模最大。

我公司磷酸生產(chǎn)采用的是普萊昂流程。

2、磷酸生產(chǎn)工藝流程框圖

1#氟吸收塔   2#氟吸收塔    風(fēng)機(jī)   3#氟吸收塔

硫酸                 低位閃蒸   預(yù)冷凝器    大氣冷凝器    真空泵

磷礦      反應(yīng)單槽                   洗水

轉(zhuǎn)臺(tái)過(guò)濾機(jī)        除沫器    冷凝器    真空泵

稀磷酸

24~26%P2O5