[發明專利]用于抑制或減少磷酸制備期間結垢形成的方法和試劑

有效

• 申請號: 201080048019.3
• 申請日: 2010-09-23
• 公開（公告）號: CN102574685A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: S·拉維尚卡爾;B·王
• 申請（專利權）人: 塞特克技術公司
• 主分類號: C01B25/22
• 分類號: C01B25/22
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 過曉東

技術領域

本發明涉及一種貫穿制備磷酸各步驟的用于抑制或減少在加工設備中和或在加工設備上形成結垢的方法和試劑。

背景技術

在制備磷酸時濕法是最常用的制備方法。在濕法制備方法中，主要包含磷酸鈣的磷酸鹽巖首先在洗礦廠中進行清潔以及在球磨機中進行研磨，然后被注入到一系列反應器中同硫酸以及從該方法中獲得的循環磷酸一起蒸煮。典型地蒸煮溫度在40℃到80℃之間。在完成系列反應之后，使工業生產料流在通過過濾器的時候使用蒸發器濃縮物清洗。

在蒸煮之后，過濾反應漿料從石膏(硫酸鈣)中分離出磷酸。然后將過濾出的粗磷酸送到凈化器和蒸發器中進一步的提純和濃縮。精制過的磷酸或被送出當作28％商品級的酸(MGA)或繼續制備69％的P₂O₅的超濃磷酸(SPA)。在商業應用之前對石膏進行清洗和干燥。在用于生產磷酸一銨(MAP)、磷酸二銨(DAP)和磷酸銨(APS)之前，一些粗磷酸被濃縮到44％(P₂O₅)。

由于酸的過飽和性質和磷酸鹽礦石中的雜質，P₂O₅的濃縮步驟會產生若干副反應，在制備磷酸的不同的階段會引起結垢的形成。例如，在制備磷酸時可以發現氟硅酸鹽是一種較常見的結垢種類。可以使用以下的反應式來描述：

Ca₅F(PO₄)₃+5H₂SO₄+5nH₂O→3H₃PO₄+5CaSO₄-nH₂O+HF

6HF+SiO₂→H₂SiF₆+2H₂O

在貫穿磷酸的制備過程中可以發現超過12-15種其他種類的結垢物質，它們對工業生產帶來了巨大的挑戰。制備磷酸的工廠通常每隔數周不得不關閉生產使用高壓水或者其他機械方法物理去除結垢。有關結垢的經濟影響是顯著的，工業上需要一種與已經存在的結垢后去除的物理手段相比更加有效的防止結垢的技術。

從概念上講，在制備磷酸的過程中存在兩種基本的去除結垢的方法即物理方法和化學方法。對于物理方法有若干選擇。除了先前提到的機械和水洗法之外，磁力分離(Wang，Chuhua；Benson，Robert?F.；Martin，Dean?F.Enhanced?solubility?of?sodium?fluorosilicate?scale?by?magnetic?treatment，Florida?Scientist(1998)，61(1)，17-25)和超聲法(Pandey，A.D.；Mallick，K.K.；Pandey，P.C.；Varma，S.Prevention?of?scale?deposition?on?heat?exchanger?surfaces?by?use?of?high?intensity?ultrasonic?waves?during?concentration?of?wet?process?phosphoric?acid，Fertiliser?News(1983)，28(6)，45-8)也已經被用作物理方法的一部分。在制備磷酸時利用圓滑的管線也是一種可行的方法(參見DE3039187)。在這些所有的選擇中，用于抑制結垢的化學處理方法更為實用和有效率。典型地，化學方法需要的投資少以及具有不改變磷酸工廠現已存在的方法的潛力。不需要大劑量的試劑和方法對環境以及下游具有的影響最小，這是更可取的。