專利名稱：濕法磷酸兩級濃縮方法
技術領域：
本發(fā)明屬于磷酸生產領域，涉及一種濕法磷酸兩級濃縮方法。
背景技術：
濕法磷酸是磷復肥工業(yè)和磷酸鹽工業(yè)的基礎中間產品，具有非常重要的地位，需求量很大。目前我國已形成約500萬噸/年P2O5的生產能力。大多數(shù)情況下，磷酸的后加工都要求使用濃磷酸，這就需要借助于各種濃縮方法，將過濾級稀磷酸提濃。目前廣泛采用的方法是采用單級濃縮技術的強制循環(huán)真空濃縮法。
單級濃縮從24～26％P2O5稀磷酸一次濃縮到48～52％成品濃磷酸，它存在著以下缺點循環(huán)的濃磷酸加熱時傳熱效率低，加熱器需有較大的加熱面積；濃磷酸中雜質的溶解度小，容易結晶析出，為了防止循環(huán)回路中結垢，加熱后磷酸溫升應控制得較低，因而酸循環(huán)量較大，功率消耗較大；濃磷酸沸點高，若要維持較低的沸點，閃蒸室的壓力則要控制得較低，在此壓力下，閃蒸室的蒸發(fā)強度也就較低；閃蒸室、加熱器、循環(huán)泵等設備規(guī)格較大，投資較多；當稀磷酸中雜質含量高時，會給濃縮操作帶來困難，使成品磷酸的濃度和質量降低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對上述技術問題提供一種成本低、節(jié)約能源、提高磷酸質量的濕法磷酸兩級濃縮方法。
本發(fā)明的目的是通過下列技術措施實現(xiàn)的一種濕法磷酸兩級濃縮方法，包括磷酸濃縮、磷酸貯存澄清、氟吸收、循環(huán)水系統(tǒng)，該方法采用兩級串聯(lián)濃縮流程，將稀磷酸加入到第一級濃縮系統(tǒng)循環(huán)回路中，用蒸汽加熱，在真空狀態(tài)下閃急蒸發(fā)水分使磷酸濃縮成中間酸，經中間酸貯槽澄清，除去部分懸浮固體，得清酸A；清酸A送到第二級濃縮系統(tǒng)循環(huán)回路中，用蒸汽加熱，在真空狀態(tài)下閃急蒸發(fā)水分使清酸A濃縮成濃磷酸，再經貯槽澄清得清酸B，清酸B即為成品磷酸，兩級澄清所得淤酸直接用于加工復合肥料或經壓濾回收其中的磷酸；蒸發(fā)氣體中含有的SiF4、HF用水經逆流洗滌吸收，制成副產品氟硅酸，第二級濃縮系統(tǒng)回收的氟硅酸串入第一級濃縮系統(tǒng)，以減少硅膠的生成和積聚。
所述濕法磷酸兩級濃縮的方法，其中第一級濃縮的技術參數(shù)為稀磷酸濃度20～28％P2O5，含固量≤2.5％，中間酸濃度38～40％P2O5，循環(huán)酸溫度80～85℃，閃蒸室壓力20～25kPa，加熱器前后溫度差5～6℃，加熱器傳熱系數(shù)5000～6000kJ/(m2h℃)，中間酸送貯槽澄清后清酸A含固量≤2.0％；第二級濃縮的技術參數(shù)為清酸A濃度38～40％P2O5，含固量≤2.0％，濃縮酸濃度48～52％P2O5，循環(huán)酸溫度85～87℃，閃蒸室壓力9～10kPa，加熱器前后溫度差2.0～3.0℃，傳熱系數(shù)4000～4800kJ/(m2h℃)，濃縮酸送貯槽澄清后清酸B含固量≤2.0％。
所述的濕法磷酸兩級濃縮方法，其中副產品氟硅酸為12～22％H2SiF6。
本發(fā)明的有益效果1、第一級磷酸濃度低粘度小，傳熱時熱阻小，傳熱效率高，因而加熱器的傳熱系數(shù)較大，需要的傳熱面積較小。且由于磷酸中的水分大部分在第一級即在磷酸濃度較低時蒸發(fā)掉，因為此時磷酸的加熱和水分蒸發(fā)都比較方便，蒸發(fā)所耗熱量也略為低一些。
2、第一級由于磷酸濃度低沸點低，在一定溫度下其平衡壓力較高，故閃蒸室可在較高壓力下操作。這時二次蒸汽(物料蒸發(fā)出來的蒸汽)的比容較小，在相同的二次蒸汽線速度下蒸汽比容愈小蒸發(fā)強度就愈大，故蒸發(fā)相同的水分所需要的閃蒸室截面積就較小。
3、第一級磷酸濃度低，雜質的溶解度較大，不易結晶析出形成垢物，故允許磷酸加熱后溫升較高，因而磷酸循環(huán)量較少，功率消耗亦較少。
4、第一級濃縮系統(tǒng)操作壓力較高，允許大氣冷凝器的循環(huán)水回水溫度稍高，因而可減少循環(huán)水用量。
5、中間酸經過澄清，預先除去了一部分固體懸浮物，使第二級濃縮的磷酸粘度降低，減少了操作難度，因而可提高成品磷酸的濃度和質量。這對于雜質含量較高的稀磷酸尤為重要。
6、由于上述各種因素影響使得第一級濃縮系統(tǒng)效率提高能耗降低，所需設備規(guī)格較小，投資較少。
7、由于設備小，效率高，用于大型裝置還可減少濃縮系列的數(shù)量，實現(xiàn)裝備國產化也更容易。
單級和兩級濃縮的主要指標相對比較如下



圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
具體實施例方式
以下通過實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，但不限制本發(fā)明。
實施例1結合說明書附圖及表1，20萬噸/年P2O5濃縮系統(tǒng)，采用兩級串聯(lián)濃縮流程，第一級濃縮將濃度為28％P2O5、含固量≤2.5％的過濾級稀磷酸加入到強制循環(huán)回路(由閃蒸室、磷酸循環(huán)泵、加熱器組成)中，通過加熱器用蒸汽對磷酸進行加熱，加熱器前后溫度差5～6℃，加熱器傳熱系數(shù)5000kJ/(m2h℃)，循環(huán)酸溫度控制在80～85℃，真空狀態(tài)下在閃蒸室(壓力20～25kPa)中閃急蒸發(fā)水分使磷酸濃縮成濃度為40％P2O5的中間酸，經中間酸貯槽澄清除去部分懸浮固體，得清酸A，清酸A含固量≤2.0％；將清酸A送到第二級濃縮系統(tǒng)，第二級濃縮系統(tǒng)的主要裝置同第一級濃縮系統(tǒng)，第二級濃縮系統(tǒng)技術參數(shù)為中間酸(清酸A)濃度40％P2O5，含固量≤2.0％，濃縮酸濃度50％P2O5，循環(huán)酸溫度85～87℃，閃蒸室壓力9～10kPa，加熱器前后溫度差2.0～3.0℃，傳熱系數(shù)4800KJ/(m2h℃)，濃縮酸送貯槽澄清后得清酸B，清酸B含固量≤2.0％。40％P2O5的中間酸(清酸A)在閃蒸室中閃急蒸發(fā)水分使磷酸濃縮成濃度為50％P2O5的濃磷酸，再經貯槽澄清，得清酸B，清酸B即為成品磷酸。兩級澄清所得淤酸可直接用于加工復合肥料或經壓濾回收其中的磷酸。
從閃蒸室出來的蒸發(fā)氣體中含有SiF4、HF，經除沫器，在兩段氟吸收塔(分別配套循環(huán)槽)用水逆流洗滌吸收，制成12～22％H2SiF6氟硅酸副產品，余氣再經除沫器、大氣冷凝器，用循環(huán)水冷卻和冷凝，不凝性氣體最后由蒸汽噴射器抽出(經吸收氟后的氣體中絕大部分是水蒸汽，在大氣冷凝器中用循環(huán)冷卻水冷卻和冷凝，剩下的只有極少量的不凝性氣體——空氣、CO2等，由蒸汽噴射器抽出排空)。第二級濃縮系統(tǒng)回收的氟硅酸串入第一級濃縮系統(tǒng)中氟吸收塔的循環(huán)槽，以減少硅膠的生成和積聚，其余步驟同第一級濃縮系統(tǒng)。
表1 20萬噸/年P2O5濃縮裝置采用單級和兩級濃縮的設計方案比較


權利要求
1.一種濕法磷酸兩級濃縮方法，包括磷酸濃縮、磷酸貯存澄清、氟吸收、循環(huán)水系統(tǒng)，其特征在于該方法采用兩級串聯(lián)濃縮流程，將稀磷酸加入到第一級濃縮系統(tǒng)循環(huán)回路中，用蒸汽加熱，在真空狀態(tài)下閃急蒸發(fā)水分使磷酸濃縮成中間酸，經中間酸貯槽澄清，除去部分懸浮固體，得清酸A；清酸A送到第二級濃縮系統(tǒng)循環(huán)回路中，用蒸汽加熱，在真空狀態(tài)下閃急蒸發(fā)水分使清酸A濃縮成濃磷酸，再經貯槽澄清得清酸B，清酸B即為成品磷酸，兩級澄清所得淤酸直接用于加工復合肥料或經壓濾回收其中的磷酸；蒸發(fā)氣體中含有的SiF4、HF用水經逆流洗滌吸收，制成副產品氟硅酸，第二級濃縮系統(tǒng)回收的氟硅酸串入第一級濃縮系統(tǒng)，以減少硅膠的生成和積聚。
2.根據(jù)權利要求1所述的濕法磷酸兩級濃縮方法，其特征在于第一級濃縮的技術參數(shù)為稀磷酸濃度20～28％P2O5，含固量≤2.5％，中間酸濃度38～40％P2O5，循環(huán)酸溫度80～85℃，閃蒸室壓力20～25kPa，加熱器前后溫度差5～6℃，加熱器傳熱系數(shù)5000～6000kJ/(m2h℃)，中間酸送貯槽澄清后的清酸A含固量≤2.0％。
3.根據(jù)權利要求1所述的濕法磷酸兩級濃縮方法，其特征在于第二級濃縮的技術參數(shù)為清酸A濃度38～40％P2O5，含固量≤2.0％，濃縮酸濃度48～52％P2O5，循環(huán)酸溫度85～87℃，閃蒸室壓力9～10kPa，加熱器前后溫度差2.0～3.0℃，傳熱系數(shù)4000～4800KJ/(m2h℃)，濃縮酸送貯槽澄清后的清酸B含固量≤2.0％。
4.根據(jù)權利要求1所述的濕法磷酸兩級濃縮方法，其特征在于副產品氟硅酸為12～22％H2SiF6。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種濕法磷酸兩級濃縮方法。該方法包括磷酸濃縮、磷酸貯存澄清、氟吸收、循環(huán)水系統(tǒng)，該方法采用兩級串聯(lián)濃縮流程，將稀磷酸加入第一級濃縮系統(tǒng)循環(huán)回路中，蒸汽加熱，在真空狀態(tài)下閃急蒸發(fā)水分使磷酸濃縮成中間酸，澄清除去部分懸浮固體得清酸A；清酸A送到第二級濃縮系統(tǒng)，濃縮形成濃磷酸，澄清后的清酸B即成品磷酸，兩級澄清所得淤酸用于加工復合肥料或經壓濾回收其中的磷酸；蒸氣中的SiF
文檔編號C01B25/234GK1843901SQ20061003993
公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月27日 優(yōu)先權日2006年4月27日
發(fā)明者孫國超, 夏俊輝, 陳玉如, 張沂圭, 李明軍, 徐衛(wèi)亞 申請人:中國石化集團南京設計院