專利名稱：一種半水－二水磷酸的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濕法磷酸的生產(chǎn)方法，尤其是涉及一種半水-二水磷酸的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)70年代，世界上開展了半水-二水物再結(jié)晶高濃度濕法磷酸工藝技術(shù)的開發(fā)研究，形成的工藝技術(shù)流程較多，但最后實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的只有英國的費森斯公司諾斯克.赫特羅(Norsk-Hydro)流程和日本的日產(chǎn)公司改良C法流程。值得注意的是，諾斯克·赫特羅工藝技術(shù)流程在生產(chǎn)中主要使用的磷礦是摩洛哥磷礦；日產(chǎn)改良C法在生產(chǎn)中主要使用的磷礦是美國佛羅里達(dá)磷礦。(1.吳佩芝“濕法磷酸”，化學(xué)工業(yè)出版社1987第十二章P246～291；2.化工部建設(shè)協(xié)調(diào)司組織編寫“磷酸、磷銨、重鈣技術(shù)與設(shè)計手冊”，化學(xué)工業(yè)出版.1997.P2000)。
云南紅磷化工有限責(zé)任公司于90年代初引進(jìn)諾斯克.赫特羅專利技術(shù)和年產(chǎn)6萬噸P2O5的關(guān)鍵設(shè)備，并于94年在云南紅磷化工有限責(zé)任公司(原云南紅河磷肥廠)建成投產(chǎn)。但是，令人遺憾的是，云南紅磷化工有限責(zé)任公司購買諾斯克.赫特羅專利技術(shù)和年產(chǎn)6萬噸P2O5的關(guān)鍵設(shè)備，自94年投產(chǎn)后一直按該公司專利技術(shù)指標(biāo)(即CaO析出率為40％)操作，直到98年該裝置年產(chǎn)量僅達(dá)到4萬余噸P2Os，未能達(dá)到設(shè)計的年產(chǎn)6萬噸P2O5的產(chǎn)量。
究其原因，磷酸的生產(chǎn)需要有穩(wěn)定質(zhì)量的磷礦供應(yīng)，不同的磷礦要求在生產(chǎn)磷酸時采用不同的工藝條件和相適應(yīng)的工藝流程。云南紅磷化工有限責(zé)任公司雖在引進(jìn)諾斯克·赫特羅專利技術(shù)之前使用云南省江川磷礦做過小試評價試驗，并依據(jù)小試評價試驗結(jié)果進(jìn)行了年產(chǎn)6萬噸P2O5裝置的設(shè)計，但實際生產(chǎn)中由于原料磷礦在云南多點采購，磷礦質(zhì)量發(fā)生了一定的變化，至使國外引進(jìn)的諾斯克·赫特羅的半水-二水磷酸生產(chǎn)工藝流程及工藝條件不適應(yīng)中國云南磷礦的生產(chǎn)，裝置生產(chǎn)能力受到很大限制，企業(yè)迫切需要研究開發(fā)更為合理的生產(chǎn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的半水-二水磷酸的生產(chǎn)方法，從而有效地提高現(xiàn)有裝置的生產(chǎn)能力。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)(1)將磷礦粉和部分稀磷酸加入到第一反應(yīng)槽，半水物料漿從第二反應(yīng)槽用泵送入真空閃蒸冷卻器冷卻后送入第一反應(yīng)槽，在第一反應(yīng)槽內(nèi)溫度為98℃～100℃，在第一反應(yīng)槽內(nèi)控制由磷礦帶入的CaO 50％～60％反應(yīng)形成CaSO4.0.5H2O，其余CaO以磷酸一鈣形式溶于料漿中；(2)半水物料漿溢流入第二反應(yīng)槽，將硫酸和剩余的稀磷酸加入第二反應(yīng)槽，控制第二反應(yīng)槽的溫度為100℃～103℃，游離硫酸根為2.0％～2.4％，以保證磷礦帶入的CaO全部反應(yīng)生成CaSO4.0.5H2O，并形成粗大、均勻、穩(wěn)定的結(jié)晶；(3)料漿再溢流入中間槽，后泵入半水物過濾機(jī)，部份濾液作為成品磷酸送入酸庫，其余濾液和一洗液送入稀磷酸槽，在稀磷酸槽中加入硫酸控制稀磷酸中硫酸根含量為8％～10％，濾餅經(jīng)逆流洗滌，最后一次洗滌用二水物過濾系統(tǒng)送來的濾液；洗滌后的半水物濾餅用二水物過濾系統(tǒng)送來的一洗液沖洗入二水物轉(zhuǎn)化槽；(4)加硫酸入二水物轉(zhuǎn)化A槽，控制二水物轉(zhuǎn)化A槽中硫酸根濃度為8％～12％。二水物料漿由二水物轉(zhuǎn)化B槽泵入真空閃蒸冷卻器，后流入二水物轉(zhuǎn)化A槽，控制A槽內(nèi)溫度為60～70℃，料漿溢流入中間槽，再泵送入二水物過濾機(jī)，濾餅用工藝水逆流洗滌，洗凈后的二水磷石膏排出系統(tǒng)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下突出特點(1)在半水部份第一反應(yīng)槽控制由磷礦帶入的CaO有50％～60％反應(yīng)生成CaSO4.0.5H2O，其余40％～50％的CaO以磷酸一鈣的形式溶于料漿中，也就是說在半水部份第一反應(yīng)槽(1A槽)的鈣析出率應(yīng)控制在50％～60％，不同于諾斯克·赫特羅工藝鈣析出率控制在40％，也不同于日產(chǎn)改良C法鈣析出率控制在70％；(2)在半水部份硫酸是分為兩處加入；一部份硫酸加入混酸器與稀磷酸混合后加入到第二反應(yīng)槽；另一部份硫酸加入到稀磷酸槽，控制稀磷酸中硫酸根濃度為8％～10％SO42-；在諾斯克·赫特羅和日產(chǎn)改良C法工藝中硫酸全部加入到第二反應(yīng)槽；(3)在稀磷酸槽中加入硫酸后，再用泵將部份稀磷酸送到第一反應(yīng)槽(iA槽)，以便與循環(huán)料漿一起調(diào)控第一反應(yīng)槽中的CaO析出率為50％～60％；其余部份稀磷酸被送到混酸器與硫酸混合后加入第二反應(yīng)槽；而在諾斯克·赫特羅工藝中，稀磷酸全部送到混酸器與硫酸混合后加入第二反應(yīng)槽；在日產(chǎn)改良C法工藝中稀磷酸全部加入到預(yù)混槽用于潤濕磷礦粉。
(4)在二水物反應(yīng)部份增設(shè)有一臺料漿真空閃蒸冷卻器，以便控制在二水物轉(zhuǎn)化槽的反應(yīng)溫度為60℃～70℃，在諾斯克·赫特羅工藝和日產(chǎn)改良C法工藝中在二水部份均未設(shè)置料漿冷卻裝置。
(5)本發(fā)明半水-二水物磷酸工藝中，萃取磷酸濃度為40-48％，磷酸總磷得率≥97％。
正由于本發(fā)明的生產(chǎn)方法具有上述特點，因此本發(fā)明工藝流程更加合理，對磷礦的適應(yīng)性廣，操作彈性大，清堵周期延長，生產(chǎn)效率高，有效提高了現(xiàn)有裝置的生產(chǎn)能力。


圖1是英國的諾斯克.赫特羅半水-二水再結(jié)晶濃磷酸工藝流程示意圖；圖2是日本的日產(chǎn)改良C法半水-二水再結(jié)晶濃磷酸工藝流程示意圖；圖3是本發(fā)明的半水-二水再結(jié)晶濃磷酸工藝流程示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的工藝流程作具體對比，從而對本發(fā)明的內(nèi)容作出更詳細(xì)描述，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于附圖所示。
如圖1所示，按照諾斯克二赫特羅工藝流程，磷礦粉加入第1槽，第1槽的容積較大，是第2槽的兩倍；硫酸和稀磷酸加入第2槽，料漿從第2槽用泵送入真空閃蒸冷卻器7后流入第1槽。在第1槽中控制由磷礦帶入的CaO有40％形成CaSO4.0.5H2O，而余下的60％CaO以磷酸一鈣的的形式存在料漿中，這是諾斯克·赫特羅工藝流程的技術(shù)特點。在第1槽形成的料漿溢流入第2槽，在此料漿中的CaO與加入的硫酸充分反應(yīng)，生成CaSO4.0.5H2O，半水物料漿再由第2槽溢流入中間槽3，后再用泵送到半水物料漿過濾機(jī)8。經(jīng)半水物過濾機(jī)過濾的濾液，部份作為成品磷酸泵入成品酸庫，余下部份與一洗液混合送入稀磷酸槽6，再用泵送到第2反應(yīng)槽。半水物濾餅經(jīng)三次逆流洗滌，最后一次用二水物過濾系統(tǒng)送來的濾液洗滌。洗滌后的半水物濾餅用二水物過濾系統(tǒng)送來的一洗液沖入二水物轉(zhuǎn)化槽4，在槽內(nèi)加入硫酸，使CaSO4.0.5H2O轉(zhuǎn)化再結(jié)晶成為CaSO4.2H2O。轉(zhuǎn)化后的二水物料漿泵送入二水物過濾機(jī)9，過濾后的濾餅經(jīng)逆流洗滌后排放。
如圖2所示，按照日本日產(chǎn)公司改良C法半水-二水物再結(jié)晶濃磷酸工藝流程，磷礦粉與稀磷酸加入容積較小的預(yù)混槽11，槽內(nèi)停留時間為5-10分鐘，在此使磷礦粉表面濕潤并部份被溶解。預(yù)混后料漿溢流到兩只串聯(lián)的反應(yīng)槽1、2，硫酸則按一定的比例分別加入到1、2反應(yīng)槽。反應(yīng)后的料漿從中間槽3用泵送入料漿分配器12，一部份送到半水物過濾機(jī)8，另一部份作為回漿送入反應(yīng)槽1。料漿在反應(yīng)槽1、2的停留時間為1～2.5小時，回漿量為成品料漿量的1～2倍。加入到反應(yīng)槽1的硫酸使由磷礦帶入的CaO有70％反應(yīng)形成CaSO4.0.5H2O，而余下的30％的CaO以磷酸一鈣的的形式存在于料漿中。其余的硫酸加入到反應(yīng)槽2，并使槽中料漿保持有2～3％的游離硫酸。在反應(yīng)槽2中控制由磷礦帶入的CaO有70％反應(yīng)形成CaSO4.0.5H2O，這是日產(chǎn)改良C法工藝流程的技術(shù)特點。
半水物過濾機(jī)過濾的濾液，部份作為成品酸送入酸庫，余下的濾液與一洗液合并作為稀磷酸返回預(yù)混槽11，濾餅經(jīng)二水物過濾系統(tǒng)送來的部份濾液洗滌一次后送入二水物轉(zhuǎn)化槽4。
二水物過濾系統(tǒng)的稀磷酸與半水物濾餅一起加入二水物轉(zhuǎn)化槽4，加入硫酸控制槽4中硫酸濃度為10-15％，停留時間為2小時，轉(zhuǎn)化結(jié)晶溫度為50-80℃。二水物料漿用泵送入過濾機(jī)9，濾餅用清水洗滌后排出系統(tǒng)。
如圖3中所示，按照本發(fā)明的半水-二水物再結(jié)晶濃磷酸工藝流程，磷礦粉和部份稀磷酸加入到反應(yīng)槽1，半水物料漿從反應(yīng)槽2用泵送入真空閃蒸冷卻器7冷卻后送入槽1。在槽1內(nèi)反應(yīng)溫度為98℃～100℃，控制由磷礦帶入的CaO有50％～60％反應(yīng)形成CaSO4.0.5H2O，其余CaO以磷酸一鈣形式溶于料漿中。半水物料漿從反應(yīng)槽1溢流入反應(yīng)槽2，硫酸和其余的稀磷酸加入反應(yīng)槽2，控制槽2的反應(yīng)溫度為100℃～103℃，游離硫酸根為2～2.4，以保證磷礦帶入的CaO全部反應(yīng)生成CaSO4.0.5H2O，并形成粗大、均勻、穩(wěn)定的結(jié)晶。料漿再溢流入中間槽3，后泵入半水物過濾機(jī)8，部份濾液作為成品磷酸送入酸庫，其余濾液和一洗液送入稀磷酸槽6，在槽6中加入硫酸控制在稀磷酸中硫酸根含量為8％～10％，濾餅經(jīng)二次逆流洗滌，最后一次洗滌用二水物過濾系統(tǒng)送來的濾液。洗滌后的半水物濾餅用二水物過濾系統(tǒng)送來的一洗液沖入二水物轉(zhuǎn)化槽4A。加硫酸入4A槽，控制4A槽中硫酸根濃度為8～12％。二水物料漿由4B槽泵入真空閃蒸冷卻器7后流入4A槽，控制槽內(nèi)溫度為60～70℃，料漿溢流入中間槽5，再用泵10送入二水物過濾機(jī)9，濾餅用工藝水逆流洗滌，洗凈后的二水磷石膏排出系統(tǒng)。
云南紅磷化工有限責(zé)任公司于20世紀(jì)90年代初購買了諾斯克·赫特羅半水-二水磷酸工藝專利和60kt/aP2O5/a的全套生產(chǎn)裝置，1994年投入生產(chǎn)，至1999年裝置的實際生產(chǎn)能力僅為年產(chǎn)4萬余噸P2O5。后按本發(fā)明提供的新的工藝流程對原有引進(jìn)的諾斯克·赫特羅生產(chǎn)裝置進(jìn)行技術(shù)改造，經(jīng)120小時連續(xù)考核運(yùn)轉(zhuǎn)，改造后裝置的生產(chǎn)能力達(dá)到70kt/aP2Os。迄今為止，按新工藝技術(shù)改造后的生產(chǎn)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)正常，生產(chǎn)能力還在不斷地增長。
權(quán)利要求
1.一種半水-二水磷酸的生產(chǎn)方法，該方法包括下列步驟(1)磷礦粉和部分稀磷酸加入到第一反應(yīng)槽，半水物料漿從第二反應(yīng)槽用泵送入真空閃蒸冷卻器冷卻后送入第一反應(yīng)槽，在第一反應(yīng)槽內(nèi)溫度為98℃～100℃，在第一反應(yīng)槽內(nèi)控制由磷礦帶入的CaO 50％～60％反應(yīng)形成CaSO4.0.5H2O，其余CaO以磷酸一鈣形式溶于料漿中；(2)半水物料漿溢流入第二反應(yīng)槽，將硫酸和剩余的稀磷酸加入第二反應(yīng)槽，控制第二反應(yīng)槽的溫度為100℃～103℃，游離硫酸根為2.0％～2.4％，以保證磷礦帶入的CaO全部反應(yīng)生成CaSO4.0.5H2O，并形成粗大、均勻、穩(wěn)定的結(jié)晶；(3)料漿再溢流入中間槽，后泵入半水物過濾機(jī)，部份濾液作為成品磷酸送入酸庫，其余濾液和一洗液送入稀酸槽，在稀酸槽中加入硫酸控制在稀磷酸中硫酸根含量為8％～10％，濾餅經(jīng)逆流洗滌，最后一次洗滌用二水物過濾系統(tǒng)送來的濾液；洗滌后的半水物濾餅用二水物過濾系統(tǒng)送來的一洗液沖洗入二水物轉(zhuǎn)化槽；(4)加硫酸入二水物轉(zhuǎn)化槽，控制二水物轉(zhuǎn)化槽中硫酸根濃度為8％～12％，溫度為60℃～70℃。二水物料漿由轉(zhuǎn)化槽(B槽)泵入真空閃蒸冷卻器后流入轉(zhuǎn)化槽(A槽)，料漿溢流入中間槽，再泵送入二水物過濾機(jī)，濾餅用工藝水逆流洗滌，洗凈后的二水磷石膏排出系統(tǒng)。(5)本發(fā)明半水-二水物磷酸工藝中，萃取磷酸濃度為40-48％，磷酸總磷得率≥97％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半水－二水磷酸的生產(chǎn)方法。其技術(shù)要點是在半水反應(yīng)部份第一反應(yīng)槽的鈣析出率控制在50％～60％。在半水反應(yīng)部份硫酸是分為兩處加入；一部份硫酸加入混酸器與稀磷酸混合后加入到第二反應(yīng)槽；另一部份硫酸加入到稀磷酸槽，控制稀磷酸中硫酸根濃度為8％～10％SO
文檔編號C01B25/00GK1421385SQ0212811
公開日2003年6月4日 申請日期2002年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月25日
發(fā)明者白霜葉, 王勵生, 劉文章, 樊崇生 申請人:云南紅磷化工有限責(zé)任公司