[發(fā)明專(zhuān)利]一種濕法磷酸濃縮裝置及其工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710264353.6
• 申請(qǐng)日: 2017-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107188143A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈圣龍;向定衛(wèi)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 宜昌東圣磷復(fù)肥有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): C01B25/234
• 分類(lèi)號(hào): C01B25/234
• 代理公司: 武漢智嘉聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)42231
• 代理人: 黃君軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于濕法磷酸濃縮技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種濕法磷酸濃縮裝置及其工藝。

背景技術(shù)

我國(guó)寶貴的磷礦資源的利用從開(kāi)發(fā)富礦轉(zhuǎn)向貧礦，以便最大限度地、合理的利用好磷礦這一寶貴的資源，濕法磷酸由于是直接從磷礦石中通過(guò)反應(yīng)生成磷酸從而實(shí)現(xiàn)利用磷資源的目的，因此這一方法從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看是今后發(fā)展的方向。

濕法磷酸工藝原理和方法采用二水法生產(chǎn)得到的磷酸，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)只有28％左右，而生產(chǎn)磷酸二銨時(shí)，磷酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求在48％以上，因此稀磷酸必須通過(guò)濃縮處理。磷酸的濃縮被認(rèn)為是一種困難的操作，這是因?yàn)闈穹姿嶂泻屑s2％的H₂SO₄和約2％的H₂SIF₆，具有很強(qiáng)的腐蝕性，同時(shí)在加熱濃縮的過(guò)程中，稀磷酸中已處于過(guò)飽和或飽和狀態(tài)的雜質(zhì)，隨磷酸濃度的不斷升高而析出，并沉積在器壁表面，另外還存在著濃縮過(guò)程中廢氣的處理問(wèn)題。磷酸的濃縮的方法以其加熱方式可分為兩類(lèi)，即直接加熱和間接加熱蒸發(fā)。直接加熱蒸發(fā)：直接加熱蒸發(fā)是最簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行濃縮，磷酸與熱氣體直接接觸，就其設(shè)備而言，直接加熱蒸發(fā)可以克服中間傳熱蒸發(fā)所引起的腐蝕和結(jié)垢問(wèn)題，廣泛應(yīng)用于磷酸濃縮的直接加熱器有鼓泡濃縮流程浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)器及濕壁蒸發(fā)器等。但是在過(guò)去的二十幾年里，這類(lèi)裝置的使用已逐步減少，主要是燃料費(fèi)用太高和達(dá)不到環(huán)保要求的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。間接加熱蒸發(fā)：間接加熱蒸發(fā)是加熱蒸汽通過(guò)傳熱介質(zhì)(如列管的管壁)向磷酸傳熱，由于磷酸濃縮時(shí)，隨著P₂O₅的濃度的提高，傳熱表面上淤渣結(jié)垢和設(shè)備管道腐蝕問(wèn)題，會(huì)直接影響傳熱性能和結(jié)構(gòu)材料。廣泛應(yīng)用于磷酸濃縮的間接加熱器有強(qiáng)制循環(huán)真空蒸發(fā)列管換熱器。濕法磷酸采用蒸汽間接加熱濃縮，磷酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0-75％P₂O₅時(shí)，其沸騰平衡氣相中只存在水蒸氣，理論上可以將磷酸濃縮到很高濃度，但是隨著磷酸濃度的提高，同時(shí)稀磷酸溶液中某些雜質(zhì)組分由于溶解度降低而析出沉淀，結(jié)果磷酸的粘度上升，使磷酸操作變得很困難。實(shí)際生產(chǎn)中，磷酸粘度上升到70MPA.S以上，濃縮操作就難于進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種濕法磷酸濃縮裝置及其工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)中磷酸濃縮過(guò)程中會(huì)因粘度較大而難以濃縮的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種濕法磷酸濃縮裝置，包括稀磷酸貯槽、石墨換熱器、閃蒸室、強(qiáng)制循環(huán)泵、除沫器、大氣冷凝器；所述稀磷酸貯槽的料液出口和石墨換熱器的料液出口分別與閃蒸室的料液入口相連；所述石墨換熱器上設(shè)有低壓蒸汽進(jìn)入口；所述閃蒸室的料液出口與強(qiáng)制循環(huán)泵的入口相連，所述強(qiáng)制循環(huán)泵的循環(huán)酸出口與所述石墨換熱器的料液入口相連，所述強(qiáng)制循環(huán)泵回路底部設(shè)有濃磷酸出口；

所述閃蒸室的蒸汽出口與除沫器的入口相連；

所述除沫器的酸液出口與強(qiáng)制循環(huán)泵的入口相連；所述除沫器的氣相出口與大氣冷凝器的入口相連。

本發(fā)明的一種濕法磷酸濃縮工藝，采用如上述所述的濕法磷酸濃縮裝置，包括如下步驟：

步驟(1)：存儲(chǔ)于稀磷酸貯槽中的稀磷酸原料由稀磷酸貯槽的料液出口排入至閃蒸室中，石墨換熱器中通入低壓蒸汽對(duì)循環(huán)酸進(jìn)行加熱，再由石墨換熱器的料液出口排入至閃蒸室中與稀磷酸混合并于閃蒸室內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮成濃磷酸；

步驟(2)：所述濃磷酸由閃蒸室的料液出口進(jìn)入強(qiáng)制循環(huán)泵中，部分濃磷酸由強(qiáng)制循環(huán)泵底部回路的濃磷酸出口排出，通過(guò)濃磷酸泵輸送至濃磷酸貯槽中存儲(chǔ)；大部分濃磷酸作為循環(huán)酸通過(guò)強(qiáng)制循環(huán)泵輸送至石墨換熱器中形成循環(huán)回路繼續(xù)循環(huán)濃縮；石墨換熱器中冷凝液排入冷凝液存儲(chǔ)槽中；

步驟(3)：所述閃蒸室中蒸發(fā)的水蒸氣中含有氟化物和磷酸霧沫，水蒸氣由閃蒸室的蒸汽出口排出進(jìn)入除沫器中分離水蒸氣中的磷酸霧沫，磷酸霧沫由除沫器的酸液出口進(jìn)入強(qiáng)制循環(huán)泵中繼續(xù)循環(huán)濃縮，氣體由除沫器的氣相出口進(jìn)入大氣冷凝器中冷凝回收。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的濕法磷酸濃縮工藝采用石墨換熱器、閃蒸室和強(qiáng)制循環(huán)泵形成濃縮回路，并采用壓力為0.29-0.31MPa、溫度為135-140℃的低壓蒸汽對(duì)循環(huán)回路中的磷酸進(jìn)行加熱，并在真空度為65-70KPa的環(huán)境下進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，當(dāng)磷酸在濃縮過(guò)程中質(zhì)量濃度逐漸變大，低壓蒸汽能充分提高磷酸的溶解度，降低磷酸的粘度，使得磷酸的濃縮過(guò)程較易進(jìn)行，其效果比傳統(tǒng)的濕法磷酸效果較優(yōu)，其成品的質(zhì)量濃度可達(dá)48％，濃磷酸的得率與現(xiàn)有相比提高20％左右，降低濕法磷酸的損失率。