半水法湿法磷酸系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种半水法湿法磷酸系统。
【背景技术】
[0002] 湿法磷酸是磷化工主要的化工原料，用于生产磷复肥产品，也可以用于生产各种 磷酸盐产品、食品级磷酸，电子级磷酸。用硫酸分解磷矿是湿法磷酸的基本方法。
[0003] 磷矿中主要化学成分是Ca5F(P04)3,当它与硫酸反应时候，生成磷酸和难溶性硫酸 钙结晶。其化学反应式如下：
[0004] Ca5F(P〇4)3+5H2S〇4+mH2〇 = 3H3P〇4+5CaS04 · m/5H2〇|+HFT
[0005] 硫酸钙可以以三种不同的结晶形态沉淀出来，分别为二水硫酸钙(CaS〇4 · 2H20)， 半水硫酸钙(CaS〇4 · 1/2H20)和无水硫酸钙(CaS〇4)。通过控制工艺反应条件，结晶生成半水 硫酸钙，称之为半水法工艺。
[0006] 半水法湿法磷酸工艺相对比二水法湿法磷酸工艺具有磷酸产品浓度高(P20 5浓度 可到45%)、磷酸质量好(杂质、硫酸根及固含量低）、能耗低等特点；对比半水-二水法湿法 磷酸工艺，具有工艺流程短、投资低、操作容易等特点，半水法湿法磷酸工艺还是有相应的 市场。目前，国内虽然已经建有多套半水法湿法磷酸装置，但大多存在以下问题：
[0007] 1.设备复杂、占地面积大、装置规模小（10万吨/年），反应收率低，总收率只有94% 左右；
[0008] 2.溶解槽和结晶槽为圆形槽体结构，多个串联，占地面积大，圆形槽在搅拌时存在 大量旋流，影响磷矿和硫酸扩散速度和均匀混合，磷矿包裹和硫酸浓度局部过高而产生钝 化现象严重，磷矿反应收率低，物耗高；
[0009] 3.结晶槽内反应热和硫酸稀释热通过高位闪冷器移出，进出高位闪冷器料浆的温 差一般在10-15Γ，温差变化大，料浆里的半水磷石膏易分散成碎晶，难过滤，洗涤率低，P 205 损失大，磷石膏质量差;另外，磷酸含有大量的小结晶时，在磷酸输送和贮存时，小结晶体会 附着在管道和设备上长大结垢，堵塞管道和设备，管道和设备停车清理频繁，装置开车率 低。
[0010] 4.半水过滤机的滤液为汽液混合分离，汽液混合分离设计在过滤机的下液管中进 行，下液管中留有较长的分离空间，下液管高度要求l〇m以上，相应的投资增加。
[0011] 5.下错气盘无吸干区，半水过滤机中大量的滤布洗水无法穿透滤布和滤盘，滞留 在滤布上，进入半水过滤机的初滤区和过滤区，造成初滤区和一滤区的磷酸浓度下降过大， 达到1 %，磷酸浓度每下降1 %，则需要多消耗0.4t蒸汽/t P205。
【发明内容】
[0012] 本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种设备简单、占地面积小、反 应收率高、能耗低、投资低、使用寿命长、开车率高的大型半水法湿法磷酸系统。
[0013] 本实用新型系统包括半水反应系统和过滤系统，所述半水反应系统包括依次连接 的多个溶解槽和多个结晶槽，其中，多个结晶槽中的最后一个结晶槽内设有料浆循环栗和 低位闪冷循环栗，所述料浆循环栗与多个溶解槽中的第一个溶解槽连接，所述低位闪冷循 环栗经低位闪冷器与多个结晶槽中的第一个结晶槽连接，所述最后一个结晶槽还通过滤给 料栗与过滤系统连接。
[0014] 所述溶解槽与结晶槽均为方形槽体结构，多个溶解槽和多个结晶槽紧密排列后形 成一个大的多区方形反应槽;所述低位闪冷循环料浆栗和料浆循环栗均采用立式栗。
[0015] 所述过滤系统包括依次连接的转台式过滤机和带有蒸汽加热系统的下错气盘，所 述转台式过滤机具有进料区、过滤区、二洗区、一洗区、卸渣区、布上水收集区、滤布洗涤区 和洗水分离区，所述下错气盘具有初滤区、一滤区、二滤区、三滤区、布下水收集区和吸干 区，其中，所述下错气盘的初滤区、一滤区、二滤区和三滤区顶部的气体出口经真空汽液分 离器连接，所述下错气盘的吸干区的气体出口经吸干气液分离器与抽吸风机连接。
[0016] 所述真空汽液分离器、吸干汽液分离器和转台式过滤机的布上水收集区的洗水出 口均与冲洗石膏水槽的液体进口连接，所述冲洗石膏水槽的液体出口经栗与转台式过滤机 的二洗区连接。
[0017] 所述下错气盘的初滤区和二滤区的液体出口经栗与所述半水反应系统的溶解槽 和结晶槽连接，所述下错气盘的三滤区和布下水收集区的液体出口均与滤布洗水槽连接， 所述滤布洗水槽液体出口经栗与转台式过滤机滤布洗涤区的喷头连接。
[0018] 所述半水反应工序中，磷矿粉先在串联的多个溶解槽中进行反应，生成细小半水 磷石膏和磷酸料浆，半水磷石膏和磷酸料浆再溢流进入串联的多个结晶槽进一步结晶，形 成粗大半水磷石膏晶体，最后一个结晶槽内上部的部分料浆经低位闪冷循环栗送入低位闪 冷器降温后回送第一个结晶槽，控制低位闪冷器中进出口料浆的温差为3_5°C，低位闪冷器 的压力为18-22kPa(A)，其余部分料浆作为返浆经料浆循环栗回送第一个溶解槽;所述最后 一个结晶槽内底部的料浆经过滤给料栗送入过滤工序。
[0019] 所述溶解槽与结晶槽均为方形槽体结构，多个溶解槽和多个结晶槽紧密排列后形 成一个大的多区方形反应槽;所述低位闪冷循环料浆栗和料浆循环栗均采用立式栗。
[0020] 通过磷矿和少量硫酸的加入，控制多个溶解槽中的硫酸根含量低于CaO含量以促 进半水反应的进行，形成稳定的半水硫酸钙(CaS0 4 · 1/2H20);通过大量硫酸的加入，控制多 个结晶槽中硫酸根离子含量高于CaO含量以促进半水硫酸钙(CaS0 4 · 1/2H20)形成粗大方形 晶体。
[0021] 控制送入过滤工序的料浆中固含量在33-35%，液相酸P2〇5浓度在43~45wt% P2〇5，溶解槽温度控制在90-95 °C，结晶槽温度控制在95-100 °C。
[0022] 所述过滤工序中，来自过滤给料栗的料浆先送入转台式过滤机进行洗涤过滤，滤 饼洗水同时送入转台式过滤机的一洗区对滤饼逆流洗涤;转台式过滤机具有进料区、过滤 区、二洗区、一洗区、卸渣区、布上水收集区、滤布洗涤区和洗水分离区，转台式过滤机的滤 液送入带有蒸汽加热系统的下错气盘，所述下错气盘具有初滤区，一滤区、二滤区、三滤区、 布下水收集区和吸干区，所述下错气盘初滤区、一滤区、二滤区和三滤区顶部的气体送入真 空汽液分离器进行气液分离;所述下错气盘的吸干区顶部气体经吸干汽液分离器分离后由 抽吸风机抽出，所述下错气盘一滤区的滤液经栗送出界区为磷酸产品，所述转台式过滤机 的卸渣区排出的磷石膏去石膏堆场。
[0023] 所述真空汽液分离器的液体、吸干汽液分离器的液体和转台式过滤机的布上水收 集区的洗水送入冲洗石膏水槽收集后再经栗送入转台式过滤机的二洗区作为冲洗液。
[0024] 所述下错气盘的初滤区和二滤区的滤液作为返酸经栗回送半水反应工序的溶解 槽和结晶槽连接，所述下错气盘三滤区的滤液和布下水收集区的洗水经滤布洗水槽收集后 再送入转台式过滤机的滤布洗涤区的喷头喷出作为冲洗液。
[0025] 有益效果：
[0026] (1)采用低位闪冷器替代高位闪冷器移出反应热和硫酸稀释热，缩短管线，降低压 头，可以采用大流量、低压头和低温差的立式栗;大流量、低温差(进出低位闪冷器料浆的温 差控制3-5 °C)的闪冷循环料浆，使多个结晶内槽硫酸根浓度差小，温度梯度低，半水磷石膏 为粗大方形结晶，易于过滤和洗涤，P2〇 5洗涤率达97.2%。
[0027] (2)将所述溶解槽与结晶槽均为方形槽体结构，多个溶解槽和多个结晶槽紧密排 列后形成一个大的多区方形反应槽，此结构益处有三:一是各溶解槽之间和各结晶槽之间 底部连通，消除反应死区，反应料浆在液位差作用下流动;二是搅动时，方形的槽体结构破 环了搅拌产生的旋流，磷矿和硫酸扩散快，混合均匀，磷矿包裹和钝化少，磷矿的反应收率 高达99.4%;三是实验证明在保证同样的反应收率下，方形槽体结构中搅拌器功率为 0.5Kw/m3，圆型槽体结构中搅拌器功率为0.75Kw/m3，采用本实用新型方形槽体结构电耗省 50% ；
[0028] (3)过滤工序中，转台式过滤机气液分离在下错气盘中进行，不凝气从下错气盘顶 部引出，液体从下错气盘底部经下液管流出，这样，下液管短，安装高度低，过滤框架费用 低；另外错气盘自带蒸汽加热系统，滤液不易在下错气盘中结垢，清理的频次少，过滤机运 行时间长。
[0029] (4)所述下错气盘的吸干区连接抽吸风机，转台式过滤机的洗水分离区中大部份 的洗水在抽力的推动下，穿透滤盘进入洗冲石膏水槽，而不进入其它过滤区，初滤区的滤酸 浓度仅下降0.3%，一滤区的产品磷酸浓度仅下降0.1%，提高了产品浓度，降低能耗。
[0030] (5)本实用新型工艺简单、可靠，与现有运行的工艺相比，装置投资可降低10%，能 耗可降低30 %，对环境友好、磷矿的产品收率可达96 %以上，本实用新型系统结构简单、可 靠性好、易于安装、检修和维护，年产规模可达40万吨以上。
【附图说明】
[0031] 图1为本实用新型中半水反应系统图；
[0032] 图2为半水反应工序中溶解槽和结晶槽中料浆循环的局部结构示意图。
[0033]图3为本实用新型中过滤系统图。
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