用磷酸酐浓缩稀磷酸生产晶体磷酸的方法

专利名称：用磷酸酐浓缩稀磷酸生产晶体磷酸的方法
技术领域：
本发明涉及磷及其氧化物，也涉及磷酸，进一步来说，涉及生产晶体 磷酸的方法。
背景技术：
众所周知，磷酸是基础化工原料，广泛用于磷酸盐、化肥、食品添 加剂、饲料、洗涤、电子、阻燃剂等行业。磷酸的生产方法主要有湿法磷 酸和热法磷酸两种，湿法磷酸主要用于化肥生产，净化的湿法磷酸可以替 代热法磷酸，热法磷酸广泛用于磷酸盐、化肥、食品添加剂、饲料、洗涤、 电子、阻燃剂等行业。在磷酸产品技术领域里，专利申请量非常多，说明 世界各国对磷酸产品的开发极为重视。
晶体磷酸是一种便于储存和运输的磷酸产品，把晶体磷酸加水稀释
即可得到85%、 75%磷酸。但迄今为止，没有用黄磷燃烧产生的磷酸酐 来浓缩净化磷酸和热法磷酸从而生产晶体磷酸的相关技术和文献，也未见 相关的专利申请件，更没有任何用此技术生产晶体磷酸的装置。

发明内容
本发明的目的在于提供一种用磷酸酐浓缩磷酸生产晶体磷酸的方法，
以降低磷酸的生产成本和物流成本。
发明人经过研究与实践，提供的方法包括以下步骤
第一步，将过量的压缩空气在燃磷锅炉下部的燃烧嘴内与液态黄磷混
合，黄磷充分燃烧生成P205，并放出热量；第二步，黄磷燃烧产生的含P20s的热气体在燃磷锅炉内，与管内有循
环水的盘管充分接触进行热交换，产生蒸汽回收利用；
第三步，将降温后的含PA气体送往水合塔上部，用稀磷酸从水合塔 顶部喷淋，吸收PA气体，PA与稀磷酸中的水分或被蒸发为水蒸汽的水 化合，并放出热量；反应式为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，将其通过管道引 入磷酸储槽，再用酸泵打入冷凝器移出多余热量；
第五步，将一部分磷酸送往水合塔循环喷淋吸收P205以使磷酸增浓； 为了保护水合塔不被磷酸腐蚀，将另一部分磷酸送入水合塔上部，磷酸沿 水合塔内壁四周均匀溢流而下，保护设备不受腐蚀并吸收P20s;同时磷酸 中还有部分水分被蒸发，使磷酸增浓，如此不断循环，直到得到PA为 72%~76%的磷酸；
第六步，用泵把PA为72% ~76%的磷酸送入脱砷装置除砷，或者 在原料黄磷的砷含量小于10x 10-6时不除砷；
第七步，把除去砷以后的磷酸送往磷酸结晶器中，冷却到20°C~35 。C，接着加入磷酸晶种，搅拌，使磷酸结晶；
第八步，把磷酸晶体以及母液移入离心分离机，离心分离得到晶体磷 酸产品，及时用内衬塑料薄膜的编织袋包装，隔绝空气，避免吸潮；母液 返回到第六步的磷酸储槽，再次循环吸收。
上述方法的第一步中所述的液态黄磷是将黄磷在5(TC 95。C热水浴 中熔融所得，或用低压水蒸汽间接加热熔融所得，过滤除去机械杂质的黄 磷；或是从黄磷电炉产出的液态黄磷；所述压缩后的空气压力为196 ~1176kPa;所述过量空气的过量系数为116% ~ 200% ，黄磷与空气的比例
是lkg液态黄磷比6. 3 ~ 6. 6m3空气。
上述方法的第二步中，所述产生蒸汽的压力为98~ 784kPa。 上述方法的第三步中，所述稀磷酸是PA含量少于72. 4%的净化湿
法磷酸或热法磷酸。
上述方法的第五步中，所述喷淋磷酸可以从7jc合塔顶部、或中部、或
下部喷淋。
上述方法的第六步中，所述除砷的方式是在脱砷装置中通入卣化氢气 体进行除砷，并用氢氧化钠或氢氧化钾或石灰水等碱性物质回收气体；或 是加入五硫化二磷，搅拌，再过滤除砷。
上述方法的第七步中，所述磷酸晶种的加入量为磷酸总重量的0.4 % ~ 0. 5 % 。
发明人还提供以下相关技术①燃磷锅炉内壁用石墨砖、高铝水泥、 高铝耐火砖砌筑；②燃烧嘴可用水夹套降温，延长使用寿命；③水合塔中 未能被吸收的气体和酸雾，经水合塔下部的导气管送入文丘里洗涤器、静 电除雾器、喷射除雾器、以及纤维除沫器进一步吸收P20s气体并回收磷酸， 使尾气中PA排放符合国家要求，由风机引出排入大气；④为保证水合塔 不因温度升高而被磷酸腐蚀，外壁可用冷水喷淋降温，冷却水可循环使用； 或者水合塔内利用磷酸挂膜，即将磷酸均匀地分布在水合塔内壁，以形成 保护膜；⑤脱砷的另一种方法是把能溶于酸的疏化物(凡是能够被硫酸、 或盐酸、或硝酸、磷酸等强酸分解的硫化物都可用，常用疏化钠)溶解于 水，加入硫化氢发生器，在疏化氢发生器中加入强酸，把琉化物分解所得
6的硫化氢引入水合塔置，使砷生成硫化物沉淀进入磷酸中，再把磷酸过滤 而除去砷。
本发明用黄磷燃烧所得的磷酐浓缩含量少于72. 4 %的湿法磷酸或热 法磷酸，并把磷酸结晶成为固体，可以大幅度降低磷酸生产企业的包装、 物流成本。现有的方法需要消耗大量的能源来浓缩稀磷酸，而且设备腐蚀 严重，而本发明不需要消耗额外的能源，还可以充分利用黄磷的燃烧热、 水合热，产生的蒸汽可以供其他工序使用，因此还具有节约能源的优点， 可以大大降低聚磷酸的生产成本。具有显著地社会效益和经济效益。


附图为本发明方法的流程示意图。
具体实施例方式
下面以实例进4亍更加详细的说明，本发明不仅仅局限于这些实例。 实施例1:把纯度99. 95 % 、含砷152 x 10"的黄磷在70。C充分熔融， 按照lkg黄磷与6. 3—6. 6m3空气的比例，用泵把黄磷送往黄磷燃烧嘴处并 与0. 7MPa的压缩空气混合，喷入燃磷锅炉，黄磷在燃磷锅炉内迅速雾化 并剧烈燃烧。
燃烧产生的PA引入水合塔顶部，塔顶开始用去离子水喷淋，得到稀 酸以后改用稀酸喷'淋，稀磷酸不断从顶部喷淋和从内壁均匀溢流而下，循 环吸收PA,得到100。/。H3P04后，塔顶适量补充去离子水喷淋继续喷淋， 并把100% H3P04送往脱砷装置，通入磷酸总重量的0. 5%的HC1气体， 温度130。C,时间120分钟，冷却到32°C,送往结晶器，加入磷酸总重量 的0.4%的磷酸晶种，搅拌，送往离心分离，得到晶体磷酸产品，其成分为PA 72. 42 % ， S042— 25 x 10"， Fe 8 x 10" , As 0. 5 x 10-6 ， C厂2 x 10-6 ，Pb 2 x 10-6 。
实施例2:把纯度99. 95 %、砷含量为10 x 10-6的黄磷在70。C下充分 熔融，按照lkg黄磷与6. 3~6. 6m3空气的比例，用泵把黄磷送往黄磷燃 烧嘴处并与0. 7MPa的压缩空气混合，喷入燃磷锅炉，黄磷在燃磷锅炉内 迅速雾化并剧烈燃烧。
燃烧产生的PA引入水合塔顶部，塔顶开始用85%磷酸喷淋，并从 内壁均匀溢流而下，循环吸收P205,得到100。/。H3P()4后，塔顶适量补充85 %磷酸，继续循环吸收，并把100%磷酸冷却到33°C,送往结晶器，加入 磷酸总重量的0. 5%的磷酸晶种，搅拌，送往离心分离，得到P20s含量为 72. 42 %的晶体磷酸。
实施例3:把纯度99. 95 %、砷含量为10 x 10"的黄磷在7(TC下充分 熔融，按照lkg黄磷与6. 3~6. 6m3空气的比例，用泵把黄磷送往黄磷燃 烧嘴处并与0. 8MPa的压缩空气混合，喷入燃磷锅炉，黄磷在燃磷锅炉内 迅速雾化并剧烈燃烧。
燃烧产生的P205引入7jc合塔顶部，塔顶用85%含量的已经净化的湿 法磷酸喷淋， 一部分从内壁均匀溢流而下，循环吸收PA，得到100%H3P04 后，塔顶适量补充适量净化磷酸继续喷淋，并把100%磷酸送往脱砷装置， 加入磷酸总重量的0. 5%的五硫化二磷，温度80。C，时间140分钟，过滤， 把滤液冷却到33。C,送往结晶器，加入磷酸总重量的0. 5%的磷酸晶种， 搅拌，送往离心分离，得到晶体磷酸。
权利要求
1一种用磷酸酐浓缩磷酸生产晶体磷酸的方法，其特征包括第一步，将过量的压缩空气在燃磷锅炉下部的燃烧嘴内与液态黄磷混合，黄磷充分燃烧生成P2O5，并放出热量；第二步，黄磷燃烧产生的含P2O5的热气体在燃磷锅炉内，与管内有循环水的盘管充分接触进行热交换，产生蒸汽回收利用；第三步，将降温后的含P2O5气体送往水合塔上部，用稀磷酸喷淋、吸收P2O5气体，P2O5与稀磷酸中水分或水蒸汽化合，放出热量；第四步，将第三步所得磷酸通过管道引入磷酸储槽，再用酸泵打入冷凝器移出多余热量；第五步，将一部分磷酸送往水合塔循环喷淋吸收P2O5以使磷酸增浓，将另一部分磷酸送入水合塔上部，磷酸沿水合塔内壁四周均匀溢流而下，保护设备不受腐蚀并吸收P2O5，使磷酸增浓，如此不断循环，直到得到P2O5为72％～76％的磷酸；第六步，用泵把P2O5为72％～76％的磷酸送入脱砷装置除砷，或者在原料黄磷的砷含量小于10×10-6时不除砷；第七步，把除去砷以后的磷酸送往磷酸结晶器中，冷却到20℃～35℃，接着加入磷酸晶种，搅拌，使磷酸结晶；第八步，把含磷酸晶体的母液移入离心分离机，离心分离得到晶体磷酸产品，及时用内衬塑料薄膜的编织袋包装，隔绝空气，避免吸潮；母液返回到第六步的磷酸储槽，再次循环吸收。
2.根据权利要求l所述的方法，其特征在于第一步中所述的液态黄磷是将黄磷在50°C 95。C热水浴中熔融所得，或用低压水蒸汽间接加热 熔融所得，过滤除去机械杂质的黄磷；或是从黄磷电炉产出的液态黄磷； 所述压缩后的空气压力为196 1176kPa;所述过量空气的过量系数为116 % ~ 200% ，黄磷与空气的比例是lkg液态黄磷比6. 3 ~ 6. 61113空气。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第二步中，所述产生蒸 汽的压力为98 784kPa。
4.根据权利要求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%的净化湿法磷酸或热法磷酸。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第五步中，所述循环喷淋的磷酸是从水合塔顶部、或中部、或下部喷淋。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第六步中，所述除砷的 方式是在脱砷装置中通入卣化氢气体进行除砷，并用氢氧化钠或氬氧化 钾或石灰水回收气体；或是加入五硫化二磷，搅拌，再过滤除砷。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述的卣化氬是氯化氬。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第七步中，所述磷酸晶种 的加入量为磷酸总重量的0. 4 % ~ 0. 5 % 。
全文摘要
一种用磷酸酐浓缩稀磷酸生产晶体磷酸的方法，该方法是用黄磷与空气按照1kg黄磷与6.3～6.6m³空气的比例混合，燃烧，得到的P₂O₅用稀酸吸收，所得磷酸通过管道引入磷酸储槽，再用酸泵打入冷凝器移出热量；然后，将磷酸送往水合塔循环喷淋吸收P₂O₅以增浓磷酸；得到72％～76％P₂O₅的磷酸，经过脱砷、冷却、结晶、离心分离得到晶体磷酸。整个装置的磷回收率大于98％，所得产品达到食品级磷酸的标准。本发明方法把磷酸结晶成为固体，可大幅度降低磷酸生产企业的包装、物流成本，本发明无需消耗额外的能源，还可充分利用黄磷的燃烧热、水合热，产生的蒸汽可供其他工序使用，因此还具有节约能源的优点，可以大大降低晶体磷酸的生产成本。具有显著地社会效益和经济效益。
文档编号C01B25/234GK101531352SQ20091010252
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月22日 优先权日2009年4月22日
发明者何浩明, 冉瑞泉, 吴邦文, 李红林, 杨光明, 王邵东 申请人:瓮福(集团)有限责任公司