半水法濕法磷酸系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種半水法濕法磷酸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 濕法磷酸是磷化工主要的化工原料，用于生產(chǎn)磷復(fù)肥產(chǎn)品，也可以用于生產(chǎn)各種 磷酸鹽產(chǎn)品、食品級(jí)磷酸，電子級(jí)磷酸。用硫酸分解磷礦是濕法磷酸的基本方法。
[0003] 磷礦中主要化學(xué)成分是Ca5F(P04)3,當(dāng)它與硫酸反應(yīng)時(shí)候，生成磷酸和難溶性硫酸 鈣結(jié)晶。其化學(xué)反應(yīng)式如下：
[0004] Ca5F(P〇4)3+5H2S〇4+mH2〇 = 3H3P〇4+5CaS04 · m/5H2〇|+HFT
[0005] 硫酸鈣可以以三種不同的結(jié)晶形態(tài)沉淀出來，分別為二水硫酸鈣(CaS〇4 · 2H20)， 半水硫酸鈣(CaS〇4 · 1/2H20)和無水硫酸鈣(CaS〇4)。通過控制工藝反應(yīng)條件，結(jié)晶生成半水 硫酸鈣，稱之為半水法工藝。
[0006] 半水法濕法磷酸工藝相對(duì)比二水法濕法磷酸工藝具有磷酸產(chǎn)品濃度高(P20 5濃度 可到45%)、磷酸質(zhì)量好(雜質(zhì)、硫酸根及固含量低）、能耗低等特點(diǎn)；對(duì)比半水-二水法濕法 磷酸工藝，具有工藝流程短、投資低、操作容易等特點(diǎn)，半水法濕法磷酸工藝還是有相應(yīng)的 市場(chǎng)。目前，國內(nèi)雖然已經(jīng)建有多套半水法濕法磷酸裝置，但大多存在以下問題：
[0007] 1.設(shè)備復(fù)雜、占地面積大、裝置規(guī)模?。?0萬噸/年），反應(yīng)收率低，總收率只有94% 左右；
[0008] 2.溶解槽和結(jié)晶槽為圓形槽體結(jié)構(gòu)，多個(gè)串聯(lián)，占地面積大，圓形槽在攪拌時(shí)存在 大量旋流，影響磷礦和硫酸擴(kuò)散速度和均勻混合，磷礦包裹和硫酸濃度局部過高而產(chǎn)生鈍 化現(xiàn)象嚴(yán)重，磷礦反應(yīng)收率低，物耗高；
[0009] 3.結(jié)晶槽內(nèi)反應(yīng)熱和硫酸稀釋熱通過高位閃冷器移出，進(jìn)出高位閃冷器料漿的溫 差一般在10-15Γ，溫差變化大，料漿里的半水磷石膏易分散成碎晶，難過濾，洗滌率低，P 205 損失大，磷石膏質(zhì)量差;另外，磷酸含有大量的小結(jié)晶時(shí)，在磷酸輸送和貯存時(shí)，小結(jié)晶體會(huì) 附著在管道和設(shè)備上長大結(jié)垢，堵塞管道和設(shè)備，管道和設(shè)備停車清理頻繁，裝置開車率 低。
[0010] 4.半水過濾機(jī)的濾液為汽液混合分離，汽液混合分離設(shè)計(jì)在過濾機(jī)的下液管中進(jìn) 行，下液管中留有較長的分離空間，下液管高度要求l〇m以上，相應(yīng)的投資增加。
[0011] 5.下錯(cuò)氣盤無吸干區(qū)，半水過濾機(jī)中大量的濾布洗水無法穿透濾布和濾盤，滯留 在濾布上，進(jìn)入半水過濾機(jī)的初濾區(qū)和過濾區(qū)，造成初濾區(qū)和一濾區(qū)的磷酸濃度下降過大， 達(dá)到1 %，磷酸濃度每下降1 %，則需要多消耗0.4t蒸汽/t P205。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本實(shí)用新型的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種設(shè)備簡單、占地面積小、反 應(yīng)收率高、能耗低、投資低、使用壽命長、開車率高的大型半水法濕法磷酸系統(tǒng)。
[0013] 本實(shí)用新型系統(tǒng)包括半水反應(yīng)系統(tǒng)和過濾系統(tǒng)，所述半水反應(yīng)系統(tǒng)包括依次連接 的多個(gè)溶解槽和多個(gè)結(jié)晶槽，其中，多個(gè)結(jié)晶槽中的最后一個(gè)結(jié)晶槽內(nèi)設(shè)有料漿循環(huán)栗和 低位閃冷循環(huán)栗，所述料漿循環(huán)栗與多個(gè)溶解槽中的第一個(gè)溶解槽連接，所述低位閃冷循 環(huán)栗經(jīng)低位閃冷器與多個(gè)結(jié)晶槽中的第一個(gè)結(jié)晶槽連接，所述最后一個(gè)結(jié)晶槽還通過濾給 料栗與過濾系統(tǒng)連接。
[0014] 所述溶解槽與結(jié)晶槽均為方形槽體結(jié)構(gòu)，多個(gè)溶解槽和多個(gè)結(jié)晶槽緊密排列后形 成一個(gè)大的多區(qū)方形反應(yīng)槽;所述低位閃冷循環(huán)料漿栗和料漿循環(huán)栗均采用立式栗。
[0015] 所述過濾系統(tǒng)包括依次連接的轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)和帶有蒸汽加熱系統(tǒng)的下錯(cuò)氣盤，所 述轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)具有進(jìn)料區(qū)、過濾區(qū)、二洗區(qū)、一洗區(qū)、卸渣區(qū)、布上水收集區(qū)、濾布洗滌區(qū) 和洗水分離區(qū)，所述下錯(cuò)氣盤具有初濾區(qū)、一濾區(qū)、二濾區(qū)、三濾區(qū)、布下水收集區(qū)和吸干 區(qū)，其中，所述下錯(cuò)氣盤的初濾區(qū)、一濾區(qū)、二濾區(qū)和三濾區(qū)頂部的氣體出口經(jīng)真空汽液分 離器連接，所述下錯(cuò)氣盤的吸干區(qū)的氣體出口經(jīng)吸干氣液分離器與抽吸風(fēng)機(jī)連接。
[0016] 所述真空汽液分離器、吸干汽液分離器和轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)的布上水收集區(qū)的洗水出 口均與沖洗石膏水槽的液體進(jìn)口連接，所述沖洗石膏水槽的液體出口經(jīng)栗與轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī) 的二洗區(qū)連接。
[0017] 所述下錯(cuò)氣盤的初濾區(qū)和二濾區(qū)的液體出口經(jīng)栗與所述半水反應(yīng)系統(tǒng)的溶解槽 和結(jié)晶槽連接，所述下錯(cuò)氣盤的三濾區(qū)和布下水收集區(qū)的液體出口均與濾布洗水槽連接， 所述濾布洗水槽液體出口經(jīng)栗與轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)濾布洗滌區(qū)的噴頭連接。
[0018] 所述半水反應(yīng)工序中，磷礦粉先在串聯(lián)的多個(gè)溶解槽中進(jìn)行反應(yīng)，生成細(xì)小半水 磷石膏和磷酸料漿，半水磷石膏和磷酸料漿再溢流進(jìn)入串聯(lián)的多個(gè)結(jié)晶槽進(jìn)一步結(jié)晶，形 成粗大半水磷石膏晶體，最后一個(gè)結(jié)晶槽內(nèi)上部的部分料漿經(jīng)低位閃冷循環(huán)栗送入低位閃 冷器降溫后回送第一個(gè)結(jié)晶槽，控制低位閃冷器中進(jìn)出口料漿的溫差為3_5°C，低位閃冷器 的壓力為18-22kPa(A)，其余部分料漿作為返漿經(jīng)料漿循環(huán)栗回送第一個(gè)溶解槽;所述最后 一個(gè)結(jié)晶槽內(nèi)底部的料漿經(jīng)過濾給料栗送入過濾工序。
[0019] 所述溶解槽與結(jié)晶槽均為方形槽體結(jié)構(gòu)，多個(gè)溶解槽和多個(gè)結(jié)晶槽緊密排列后形 成一個(gè)大的多區(qū)方形反應(yīng)槽;所述低位閃冷循環(huán)料漿栗和料漿循環(huán)栗均采用立式栗。
[0020] 通過磷礦和少量硫酸的加入，控制多個(gè)溶解槽中的硫酸根含量低于CaO含量以促 進(jìn)半水反應(yīng)的進(jìn)行，形成穩(wěn)定的半水硫酸鈣(CaS0 4 · 1/2H20);通過大量硫酸的加入，控制多 個(gè)結(jié)晶槽中硫酸根離子含量高于CaO含量以促進(jìn)半水硫酸鈣(CaS0 4 · 1/2H20)形成粗大方形 晶體。
[0021] 控制送入過濾工序的料漿中固含量在33-35%，液相酸P2〇5濃度在43~45wt% P2〇5，溶解槽溫度控制在90-95 °C，結(jié)晶槽溫度控制在95-100 °C。
[0022] 所述過濾工序中，來自過濾給料栗的料漿先送入轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)進(jìn)行洗滌過濾，濾 餅洗水同時(shí)送入轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)的一洗區(qū)對(duì)濾餅?zāi)媪飨礈?轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)具有進(jìn)料區(qū)、過濾 區(qū)、二洗區(qū)、一洗區(qū)、卸渣區(qū)、布上水收集區(qū)、濾布洗滌區(qū)和洗水分離區(qū)，轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)的濾 液送入帶有蒸汽加熱系統(tǒng)的下錯(cuò)氣盤，所述下錯(cuò)氣盤具有初濾區(qū)，一濾區(qū)、二濾區(qū)、三濾區(qū)、 布下水收集區(qū)和吸干區(qū)，所述下錯(cuò)氣盤初濾區(qū)、一濾區(qū)、二濾區(qū)和三濾區(qū)頂部的氣體送入真 空汽液分離器進(jìn)行氣液分離;所述下錯(cuò)氣盤的吸干區(qū)頂部氣體經(jīng)吸干汽液分離器分離后由 抽吸風(fēng)機(jī)抽出，所述下錯(cuò)氣盤一濾區(qū)的濾液經(jīng)栗送出界區(qū)為磷酸產(chǎn)品，所述轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī) 的卸渣區(qū)排出的磷石膏去石膏堆場(chǎng)。
[0023] 所述真空汽液分離器的液體、吸干汽液分離器的液體和轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)的布上水收 集區(qū)的洗水送入沖洗石膏水槽收集后再經(jīng)栗送入轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)的二洗區(qū)作為沖洗液。
[0024] 所述下錯(cuò)氣盤的初濾區(qū)和二濾區(qū)的濾液作為返酸經(jīng)栗回送半水反應(yīng)工序的溶解 槽和結(jié)晶槽連接，所述下錯(cuò)氣盤三濾區(qū)的濾液和布下水收集區(qū)的洗水經(jīng)濾布洗水槽收集后 再送入轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)的濾布洗滌區(qū)的噴頭噴出作為沖洗液。
[0025] 有益效果：
[0026] (1)采用低位閃冷器替代高位閃冷器移出反應(yīng)熱和硫酸稀釋熱，縮短管線，降低壓 頭，可以采用大流量、低壓頭和低溫差的立式栗;大流量、低溫差(進(jìn)出低位閃冷器料漿的溫 差控制3-5 °C)的閃冷循環(huán)料漿，使多個(gè)結(jié)晶內(nèi)槽硫酸根濃度差小，溫度梯度低，半水磷石膏 為粗大方形結(jié)晶，易于過濾和洗滌，P2〇 5洗滌率達(dá)97.2%。
[0027] (2)將所述溶解槽與結(jié)晶槽均為方形槽體結(jié)構(gòu)，多個(gè)溶解槽和多個(gè)結(jié)晶槽緊密排 列后形成一個(gè)大的多區(qū)方形反應(yīng)槽，此結(jié)構(gòu)益處有三:一是各溶解槽之間和各結(jié)晶槽之間 底部連通，消除反應(yīng)死區(qū)，反應(yīng)料漿在液位差作用下流動(dòng);二是攪動(dòng)時(shí)，方形的槽體結(jié)構(gòu)破 環(huán)了攪拌產(chǎn)生的旋流，磷礦和硫酸擴(kuò)散快，混合均勻，磷礦包裹和鈍化少，磷礦的反應(yīng)收率 高達(dá)99.4%;三是實(shí)驗(yàn)證明在保證同樣的反應(yīng)收率下，方形槽體結(jié)構(gòu)中攪拌器功率為 0.5Kw/m3，圓型槽體結(jié)構(gòu)中攪拌器功率為0.75Kw/m3，采用本實(shí)用新型方形槽體結(jié)構(gòu)電耗省 50% ；
[0028] (3)過濾工序中，轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)氣液分離在下錯(cuò)氣盤中進(jìn)行，不凝氣從下錯(cuò)氣盤頂 部引出，液體從下錯(cuò)氣盤底部經(jīng)下液管流出，這樣，下液管短，安裝高度低，過濾框架費(fèi)用 低；另外錯(cuò)氣盤自帶蒸汽加熱系統(tǒng)，濾液不易在下錯(cuò)氣盤中結(jié)垢，清理的頻次少，過濾機(jī)運(yùn) 行時(shí)間長。
[0029] (4)所述下錯(cuò)氣盤的吸干區(qū)連接抽吸風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)的洗水分離區(qū)中大部份 的洗水在抽力的推動(dòng)下，穿透濾盤進(jìn)入洗沖石膏水槽，而不進(jìn)入其它過濾區(qū)，初濾區(qū)的濾酸 濃度僅下降0.3%，一濾區(qū)的產(chǎn)品磷酸濃度僅下降0.1%，提高了產(chǎn)品濃度，降低能耗。
[0030] (5)本實(shí)用新型工藝簡單、可靠，與現(xiàn)有運(yùn)行的工藝相比，裝置投資可降低10%，能 耗可降低30 %，對(duì)環(huán)境友好、磷礦的產(chǎn)品收率可達(dá)96 %以上，本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可 靠性好、易于安裝、檢修和維護(hù)，年產(chǎn)規(guī)?？蛇_(dá)40萬噸以上。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本實(shí)用新型中半水反應(yīng)系統(tǒng)圖；
[0032] 圖2為半水反應(yīng)工序中溶解槽和結(jié)晶槽中料漿循環(huán)的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖3為本實(shí)用新型中過濾系統(tǒng)圖。
[0034]