磷酸生产工艺讲义.doc

磷酸生产工艺讲义一、 磷酸的生产方法磷酸是一种三元酸，属中强酸，其工业生产方法可分为两大类，一类是热法生产，系由元素磷氧化制取，酸质较好，多用于制造磷酸盐产品或食品级磷酸盐；另一类是湿法生产，是用酸分解磷矿制成磷酸，酸质较差，通常用以生产肥料，或经净化后制造磷酸盐。二、 湿法磷酸发展史湿法磷酸批量生产用于肥料及其他工业，迄今已有一百多年历史。18701872年间在德国首次开始生产，为间歇生产。连续式湿法磷酸始于1925年的道尔流程，1932年道尔公司在特富尔建成磷酸工厂，在技术上做了两项改革，强化了磷酸生产，制得32%P2O5的浓磷酸，为以后半个多世纪二水物流程的发展奠定了基础。40年代，特别是二战以后，世界湿法磷酸的生产技术取得了明显进展，（1）新的生产流程不断涌现，逐步取代了30年代的道尔流程。（2）生产设备不断更新、强化。（3）60年代，单系列生产能力不断扩大，出现日产1000吨P2O5的生产装置。（4）出现大量再结晶流程。我国湿法磷酸的科研工作始于1953年，首先研究了二水物工艺，于1963年完成中间试验，并在南京建成年产1.5万吨磷酸的试验工厂。其它流程研究于1975年完成中间试验。三、 湿法磷酸生产流程分类按操作方式不同分为：间歇操作流程；连续操作流程。按反应槽型及数量不同分为：多槽流程；单槽流程；同心圆单槽流程；多室单槽流程。按反应槽料浆冷却方法不同分为：真空冷却流程；鼓风冷却流程。按硫酸钙水合结晶的不同分为：二水物流程；半水物流程；无水物流程；二水半水再结晶流程；半水二水再结晶流程。四、磷矿的分解过程1、磷矿与硫酸反应( 二水物法)生成磷酸的反应式：主反应：CaF(PO4)3+5H2SO4+2H2O=3H3PO4+HF+5CaSO42 H2O副反应：6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O H2SiF6=SiF4+2HF CaCO3+ H2SO4+H2O = CaSO42 H2O+CO2 MgCO3+ H2SO4 = MgSO4 +H2O +CO2 Fe2O3+2H3PO4=2FePO4+3H2O Al2O3+2H3PO4=2AlPO4+3H2O2、过程的热化学磷矿与硫酸反应要放出大量的热，在生产时需要将其移出。3、磷矿的反应活性和抗阻缓性反应活性是表示磷矿颗粒能被酸渗透的程度；抗阻缓性也被称为抗钝化性，是表示磷矿被酸分解时抵抗“钝化膜”包裹的特点。根据实验测定，开阳磷矿反应活性较好，但抗阻缓性较差。五、硫酸钙的结晶1、硫酸钙结晶的形态 三种：二水物、半水物、无水物2、硫酸钙的结晶过程3、结晶过程的影响因素磷矿的粒度、液相磷酸浓度、料浆含固量、液相硫酸浓度、反应温度、磷矿中的杂质等六、二水物工艺流程1、概述二水物流程是湿法磷酸生产中应用最早、最为广泛的流程，根据80年代初期的统计，采用二水物流程的工厂占80%，产量所占比例更大。二水物流程出现了有各自不同特点的很多流程，工业上应用较多的有两三种流程，如普莱昂流程、罗纳普朗克流程、吉科布斯-道尔科流程等，其中普莱昂流程被采用的数目最多，规模最大。我公司磷酸生产采用的是普莱昂流程。2、磷酸生产工艺流程框图 1#氟吸收塔 2#氟吸收塔 风机 3#氟吸收塔硫酸 低位闪蒸 预冷凝器 大气冷凝器 真空泵磷矿 反应单槽 洗水 转台过滤机 除沫器 冷凝器 真空泵 稀磷酸2426%P2O5七、湿法磷酸浓缩1、 概述我们采用二水法生产的磷酸浓度为2426%P2O5，这种酸还不能满足DAP的生产要求，需要将其浓缩至4648%P2O5。磷酸浓缩有直接传热和间接传热两种方法，前一种现在已很少采用，后一种通常以蒸汽为加热介质，通过换热器加热磷酸使水分蒸发。目前绝大部分采用强制循环真空闪蒸工艺。2、 浓缩工艺流程 除 一