專利名稱：用磷酸酐濃縮稀磷酸生產(chǎn)晶體磷酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磷及其氧化物，也涉及磷酸，進(jìn)一步來說，涉及生產(chǎn)晶體 磷酸的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，磷酸是基礎(chǔ)化工原料，廣泛用于磷酸鹽、化肥、食品添 加劑、飼料、洗滌、電子、阻燃劑等行業(yè)。磷酸的生產(chǎn)方法主要有濕法磷 酸和熱法磷酸兩種，濕法磷酸主要用于化肥生產(chǎn)，凈化的濕法磷酸可以替 代熱法磷酸，熱法磷酸廣泛用于磷酸鹽、化肥、食品添加劑、飼料、洗滌、 電子、阻燃劑等行業(yè)。在磷酸產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域里，專利申請(qǐng)量非常多，說明 世界各國(guó)對(duì)磷酸產(chǎn)品的開發(fā)極為重視。
晶體磷酸是一種便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)牧姿岙a(chǎn)品，把晶體磷酸加水稀釋
即可得到85%、 75%磷酸。但迄今為止，沒有用黃磷燃燒產(chǎn)生的磷酸酐 來濃縮凈化磷酸和熱法磷酸從而生產(chǎn)晶體磷酸的相關(guān)技術(shù)和文獻(xiàn)，也未見 相關(guān)的專利申請(qǐng)件，更沒有任何用此技術(shù)生產(chǎn)晶體磷酸的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用磷酸酐濃縮磷酸生產(chǎn)晶體磷酸的方法，
以降低磷酸的生產(chǎn)成本和物流成本。
發(fā)明人經(jīng)過研究與實(shí)踐，提供的方法包括以下步驟
第一步，將過量的壓縮空氣在燃磷鍋爐下部的燃燒嘴內(nèi)與液態(tài)黃磷混
合，黃磷充分燃燒生成P205，并放出熱量；第二步，黃磷燃燒產(chǎn)生的含P20s的熱氣體在燃磷鍋爐內(nèi)，與管內(nèi)有循
環(huán)水的盤管充分接觸進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生蒸汽回收利用；
第三步，將降溫后的含PA氣體送往水合塔上部，用稀磷酸從水合塔 頂部噴淋，吸收PA氣體，PA與稀磷酸中的水分或被蒸發(fā)為水蒸汽的水 化合，并放出熱量；反應(yīng)式為P205+H20=H3P04 + Q;
第四步，第三步所得磷酸因重力沉降于水合^荅底部，將其通過管道引 入磷酸儲(chǔ)槽，再用酸泵打入冷凝器移出多余熱量；
第五步，將一部分磷酸送往水合塔循環(huán)噴淋吸收P205以使磷酸增濃； 為了保護(hù)水合塔不被磷酸腐蝕，將另一部分磷酸送入水合塔上部，磷酸沿 水合塔內(nèi)壁四周均勻溢流而下，保護(hù)設(shè)備不受腐蝕并吸收P20s;同時(shí)磷酸 中還有部分水分被蒸發(fā)，使磷酸增濃，如此不斷循環(huán)，直到得到PA為 72%~76%的磷酸；
第六步，用泵把PA為72% ~76%的磷酸送入脫砷裝置除砷，或者 在原料黃磷的砷含量小于10x 10-6時(shí)不除砷；
第七步，把除去砷以后的磷酸送往磷酸結(jié)晶器中，冷卻到20°C~35 。C，接著加入磷酸晶種，攪拌，使磷酸結(jié)晶；
第八步，把磷酸晶體以及母液移入離心分離機(jī)，離心分離得到晶體磷 酸產(chǎn)品，及時(shí)用內(nèi)襯塑料薄膜的編織袋包裝，隔絕空氣，避免吸潮；母液 返回到第六步的磷酸儲(chǔ)槽，再次循環(huán)吸收。
上述方法的第一步中所述的液態(tài)黃磷是將黃磷在5(TC 95。C熱水浴 中熔融所得，或用低壓水蒸汽間接加熱熔融所得，過濾除去機(jī)械雜質(zhì)的黃 磷；或是從黃磷電爐產(chǎn)出的液態(tài)黃磷；所述壓縮后的空氣壓力為196 ~1176kPa;所述過量空氣的過量系數(shù)為116% ~ 200% ，黃磷與空氣的比例
是lkg液態(tài)黃磷比6. 3 ~ 6. 6m3空氣。
上述方法的第二步中，所述產(chǎn)生蒸汽的壓力為98~ 784kPa。 上述方法的第三步中，所述稀磷酸是PA含量少于72. 4%的凈化濕
法磷酸或熱法磷酸。
上述方法的第五步中，所述噴淋磷酸可以從7jc合塔頂部、或中部、或
下部噴淋。
上述方法的第六步中，所述除砷的方式是在脫砷裝置中通入卣化氫氣 體進(jìn)行除砷，并用氫氧化鈉或氫氧化鉀或石灰水等堿性物質(zhì)回收氣體；或 是加入五硫化二磷，攪拌，再過濾除砷。
上述方法的第七步中，所述磷酸晶種的加入量為磷酸總重量的0.4 % ~ 0. 5 % 。
發(fā)明人還提供以下相關(guān)技術(shù)①燃磷鍋爐內(nèi)壁用石墨磚、高鋁水泥、 高鋁耐火磚砌筑；②燃燒嘴可用水夾套降溫，延長(zhǎng)使用壽命；③水合塔中 未能被吸收的氣體和酸霧，經(jīng)水合塔下部的導(dǎo)氣管送入文丘里洗滌器、靜 電除霧器、噴射除霧器、以及纖維除沫器進(jìn)一步吸收P20s氣體并回收磷酸， 使尾氣中PA排放符合國(guó)家要求，由風(fēng)機(jī)引出排入大氣；④為保證水合塔 不因溫度升高而被磷酸腐蝕，外壁可用冷水噴淋降溫，冷卻水可循環(huán)使用； 或者水合塔內(nèi)利用磷酸掛膜，即將磷酸均勻地分布在水合塔內(nèi)壁，以形成 保護(hù)膜；⑤脫砷的另一種方法是把能溶于酸的疏化物(凡是能夠被硫酸、 或鹽酸、或硝酸、磷酸等強(qiáng)酸分解的硫化物都可用，常用疏化鈉)溶解于 水，加入硫化氫發(fā)生器，在疏化氫發(fā)生器中加入強(qiáng)酸，把琉化物分解所得
6的硫化氫引入水合塔置，使砷生成硫化物沉淀進(jìn)入磷酸中，再把磷酸過濾 而除去砷。
本發(fā)明用黃磷燃燒所得的磷酐濃縮含量少于72. 4 %的濕法磷酸或熱 法磷酸，并把磷酸結(jié)晶成為固體，可以大幅度降低磷酸生產(chǎn)企業(yè)的包裝、 物流成本?，F(xiàn)有的方法需要消耗大量的能源來濃縮稀磷酸，而且設(shè)備腐蝕 嚴(yán)重，而本發(fā)明不需要消耗額外的能源，還可以充分利用黃磷的燃燒熱、 水合熱，產(chǎn)生的蒸汽可以供其他工序使用，因此還具有節(jié)約能源的優(yōu)點(diǎn)， 可以大大降低聚磷酸的生產(chǎn)成本。具有顯著地社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。


附圖為本發(fā)明方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面以實(shí)例進(jìn)4亍更加詳細(xì)的說明，本發(fā)明不僅僅局限于這些實(shí)例。 實(shí)施例1:把純度99. 95 % 、含砷152 x 10"的黃磷在70。C充分熔融， 按照lkg黃磷與6. 3—6. 6m3空氣的比例，用泵把黃磷送往黃磷燃燒嘴處并 與0. 7MPa的壓縮空氣混合，噴入燃磷鍋爐，黃磷在燃磷鍋爐內(nèi)迅速霧化 并劇烈燃燒。
燃燒產(chǎn)生的PA引入水合塔頂部，塔頂開始用去離子水噴淋，得到稀 酸以后改用稀酸噴'淋，稀磷酸不斷從頂部噴淋和從內(nèi)壁均勻溢流而下，循 環(huán)吸收PA,得到100。/。H3P04后，塔頂適量補(bǔ)充去離子水噴淋繼續(xù)噴淋， 并把100% H3P04送往脫砷裝置，通入磷酸總重量的0. 5%的HC1氣體， 溫度130。C,時(shí)間120分鐘，冷卻到32°C,送往結(jié)晶器，加入磷酸總重量 的0.4%的磷酸晶種，攪拌，送往離心分離，得到晶體磷酸產(chǎn)品，其成分為PA 72. 42 % ， S042— 25 x 10"， Fe 8 x 10" , As 0. 5 x 10-6 ， C廠2 x 10-6 ，Pb 2 x 10-6 。
實(shí)施例2:把純度99. 95 %、砷含量為10 x 10-6的黃磷在70。C下充分 熔融，按照lkg黃磷與6. 3~6. 6m3空氣的比例，用泵把黃磷送往黃磷燃 燒嘴處并與0. 7MPa的壓縮空氣混合，噴入燃磷鍋爐，黃磷在燃磷鍋爐內(nèi) 迅速霧化并劇烈燃燒。
燃燒產(chǎn)生的PA引入水合塔頂部，塔頂開始用85%磷酸噴淋，并從 內(nèi)壁均勻溢流而下，循環(huán)吸收P205,得到100。/。H3P()4后，塔頂適量補(bǔ)充85 %磷酸，繼續(xù)循環(huán)吸收，并把100%磷酸冷卻到33°C,送往結(jié)晶器，加入 磷酸總重量的0. 5%的磷酸晶種，攪拌，送往離心分離，得到P20s含量為 72. 42 %的晶體磷酸。
實(shí)施例3:把純度99. 95 %、砷含量為10 x 10"的黃磷在7(TC下充分 熔融，按照lkg黃磷與6. 3~6. 6m3空氣的比例，用泵把黃磷送往黃磷燃 燒嘴處并與0. 8MPa的壓縮空氣混合，噴入燃磷鍋爐，黃磷在燃磷鍋爐內(nèi) 迅速霧化并劇烈燃燒。
燃燒產(chǎn)生的P205引入7jc合塔頂部，塔頂用85%含量的已經(jīng)凈化的濕 法磷酸噴淋， 一部分從內(nèi)壁均勻溢流而下，循環(huán)吸收PA，得到100%H3P04 后，塔頂適量補(bǔ)充適量?jī)艋姿崂^續(xù)噴淋，并把100%磷酸送往脫砷裝置， 加入磷酸總重量的0. 5%的五硫化二磷，溫度80。C，時(shí)間140分鐘，過濾， 把濾液冷卻到33。C,送往結(jié)晶器，加入磷酸總重量的0. 5%的磷酸晶種， 攪拌，送往離心分離，得到晶體磷酸。
權(quán)利要求
1一種用磷酸酐濃縮磷酸生產(chǎn)晶體磷酸的方法，其特征包括第一步，將過量的壓縮空氣在燃磷鍋爐下部的燃燒嘴內(nèi)與液態(tài)黃磷混合，黃磷充分燃燒生成P2O5，并放出熱量；第二步，黃磷燃燒產(chǎn)生的含P2O5的熱氣體在燃磷鍋爐內(nèi)，與管內(nèi)有循環(huán)水的盤管充分接觸進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生蒸汽回收利用；第三步，將降溫后的含P2O5氣體送往水合塔上部，用稀磷酸噴淋、吸收P2O5氣體，P2O5與稀磷酸中水分或水蒸汽化合，放出熱量；第四步，將第三步所得磷酸通過管道引入磷酸儲(chǔ)槽，再用酸泵打入冷凝器移出多余熱量；第五步，將一部分磷酸送往水合塔循環(huán)噴淋吸收P2O5以使磷酸增濃，將另一部分磷酸送入水合塔上部，磷酸沿水合塔內(nèi)壁四周均勻溢流而下，保護(hù)設(shè)備不受腐蝕并吸收P2O5，使磷酸增濃，如此不斷循環(huán)，直到得到P2O5為72％～76％的磷酸；第六步，用泵把P2O5為72％～76％的磷酸送入脫砷裝置除砷，或者在原料黃磷的砷含量小于10×10-6時(shí)不除砷；第七步，把除去砷以后的磷酸送往磷酸結(jié)晶器中，冷卻到20℃～35℃，接著加入磷酸晶種，攪拌，使磷酸結(jié)晶；第八步，把含磷酸晶體的母液移入離心分離機(jī)，離心分離得到晶體磷酸產(chǎn)品，及時(shí)用內(nèi)襯塑料薄膜的編織袋包裝，隔絕空氣，避免吸潮；母液返回到第六步的磷酸儲(chǔ)槽，再次循環(huán)吸收。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于第一步中所述的液態(tài)黃磷是將黃磷在50°C 95。C熱水浴中熔融所得，或用低壓水蒸汽間接加熱 熔融所得，過濾除去機(jī)械雜質(zhì)的黃磷；或是從黃磷電爐產(chǎn)出的液態(tài)黃磷； 所述壓縮后的空氣壓力為196 1176kPa;所述過量空氣的過量系數(shù)為116 % ~ 200% ，黃磷與空氣的比例是lkg液態(tài)黃磷比6. 3 ~ 6. 61113空氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于第二步中，所述產(chǎn)生蒸 汽的壓力為98 784kPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于第三步中，所述稀磷酸 是P20s含量少于72. 4%的凈化濕法磷酸或熱法磷酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于第五步中，所述循環(huán)噴淋的磷酸是從水合塔頂部、或中部、或下部噴淋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于第六步中，所述除砷的 方式是在脫砷裝置中通入卣化氫氣體進(jìn)行除砷，并用氫氧化鈉或氬氧化 鉀或石灰水回收氣體；或是加入五硫化二磷，攪拌，再過濾除砷。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述的卣化氬是氯化氬。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于第七步中，所述磷酸晶種 的加入量為磷酸總重量的0. 4 % ~ 0. 5 % 。
全文摘要
一種用磷酸酐濃縮稀磷酸生產(chǎn)晶體磷酸的方法，該方法是用黃磷與空氣按照1kg黃磷與6.3～6.6m³空氣的比例混合，燃燒，得到的P₂O₅用稀酸吸收，所得磷酸通過管道引入磷酸儲(chǔ)槽，再用酸泵打入冷凝器移出熱量；然后，將磷酸送往水合塔循環(huán)噴淋吸收P₂O₅以增濃磷酸；得到72％～76％P₂O₅的磷酸，經(jīng)過脫砷、冷卻、結(jié)晶、離心分離得到晶體磷酸。整個(gè)裝置的磷回收率大于98％，所得產(chǎn)品達(dá)到食品級(jí)磷酸的標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明方法把磷酸結(jié)晶成為固體，可大幅度降低磷酸生產(chǎn)企業(yè)的包裝、物流成本，本發(fā)明無需消耗額外的能源，還可充分利用黃磷的燃燒熱、水合熱，產(chǎn)生的蒸汽可供其他工序使用，因此還具有節(jié)約能源的優(yōu)點(diǎn)，可以大大降低晶體磷酸的生產(chǎn)成本。具有顯著地社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C01B25/234GK101531352SQ20091010252
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者何浩明, 冉瑞泉, 吳邦文, 李紅林, 楊光明, 王邵東 申請(qǐng)人:甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司