[發(fā)明專利]一種濕法凈化磷酸高效脫砷的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110060214.8
• 申請(qǐng)日: 2021-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN112661128B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂陽成;胡國濤;王詩瀚;楊曉健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司;清華大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B25/238
• 分類號(hào): C01B25/238
• 代理公司: 貴陽中工知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 52106
• 代理人: 王蕊

本發(fā)明公開了一種濕法凈化磷酸高效脫砷的方法，屬于化工反應(yīng)和分離技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在進(jìn)料單元、反應(yīng)單元、熟化分離單元組成的裝置內(nèi)實(shí)施，包括以下操作步驟：將濕法磷酸和硫化氫以一定流量比連續(xù)輸入進(jìn)料單元，經(jīng)微反應(yīng)器微混合后輸入延遲反應(yīng)段內(nèi)進(jìn)行脫砷反應(yīng)；所得反應(yīng)物料進(jìn)入熟化罐在保溫條件下進(jìn)行一定停留時(shí)間的連續(xù)熟化和氣液分離，未反應(yīng)的硫化氫氣體返回進(jìn)料單元繼續(xù)使用，熟化液送去過濾分離和濾液后處理，得到脫砷的濕法磷酸。本發(fā)明可以在反應(yīng)設(shè)備體積小、投資成本低、操作安全可靠的條件下實(shí)現(xiàn)低砷含量濕法磷酸的高效深度脫砷，有望帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益，適合規(guī)模化生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種濕法凈化磷酸中高效脫砷方法，屬于化工反應(yīng)和分離技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

砷和磷同族，是在各類磷化工產(chǎn)品中普遍存在且難以去除的關(guān)鍵雜質(zhì)，深度脫砷對(duì)提高濕法磷酸的精細(xì)化水平，更有效地利用低品位的磷資源具有重要意義。在濕法磷酸中，砷多以砷酸和亞砷酸的形式存在；在實(shí)驗(yàn)室中，主要采用化學(xué)沉淀法、結(jié)晶法、離子交換樹脂法、電滲析法等方法進(jìn)行脫砷；而在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，則主要用化學(xué)沉淀法進(jìn)行脫砷。

化學(xué)沉淀法脫砷，即加入硫化鈉的工藝進(jìn)行脫砷，未經(jīng)處理的濕法磷酸中砷的含量約為30-50ppm，使用硫化鈉脫砷后可以將砷處理至食品級(jí)磷酸標(biāo)準(zhǔn)上下，但硫化鈉的危險(xiǎn)性較大，且容易引入Na+雜質(zhì)。脫砷后產(chǎn)生的脫砷渣粒徑分布寬、含量低，通過過濾深度脫除有困難。目前工業(yè)生產(chǎn)中主要設(shè)備包括反應(yīng)槽、沉降槽、過濾機(jī)等，其中反應(yīng)槽采用帶攪拌裝置的圓筒反應(yīng)槽，該反應(yīng)槽不能完全密閉生產(chǎn)，導(dǎo)致硫化氫氣體的無組織排放，污染環(huán)境，威脅操作人員安全；同時(shí)，反應(yīng)槽反應(yīng)效率低，反應(yīng)時(shí)間均在30min以上，加上沉降時(shí)間，從加入脫砷劑至過濾機(jī)的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2h以上，生產(chǎn)效率低。

針對(duì)上述問題，專利CN209759039U公開了一種濕法磷酸硫化除砷凈化裝置，在攪拌反應(yīng)槽的前面增加了文丘里混合器，減少了攪拌反應(yīng)槽內(nèi)的反應(yīng)量，但生產(chǎn)效率低、操作風(fēng)險(xiǎn)大、深度脫砷難等問題仍然存在。而專利CNI08910850則公開了一種熱法電子級(jí)磷酸脫砷方法，該方法是將硫化鈉溶液生成的硫化氫氣體直接在脫砷塔中與磷酸混合反應(yīng)，反應(yīng)后磷酸中砷含量可低至10ppb以下。該方法的脫砷效果較好與原料為熱法磷酸初始砷含量高（往往500ppm，甚至1000ppm）、脫砷渣容易長(zhǎng)大和過濾有關(guān)。而且，脫砷塔體積大，投資高，傳質(zhì)效率低，對(duì)反應(yīng)過程的控制性差，吹脫出的多余硫化氫氣體需用堿液吸收，無法循環(huán)使用，實(shí)際生產(chǎn)中仍存在較大的安全隱患。目前，工業(yè)上針對(duì)采用反應(yīng)沉淀-固液分離原理的濕法磷酸脫砷過程還沒有高效的裝置及工藝，脫砷效果也只達(dá)到ppm級(jí)，還未達(dá)到ppb級(jí)。因此，十分需要開發(fā)一種高效、低成本、安全以及適用性強(qiáng)的濕法磷酸脫砷技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述不足提供一種新型濕法磷酸高效脫砷的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。

一種濕法磷酸高效脫砷方法在由進(jìn)料單元、反應(yīng)單元、熟化分離單元組成的裝置內(nèi)實(shí)施。進(jìn)料單元用于定量輸送濕法磷酸和硫化氫并提供一定壓力。反應(yīng)單元用完成濕法磷酸和硫化氫的接觸脫砷反應(yīng)。熟化分離單元用于將未反應(yīng)的硫化氫分離出來，同時(shí)通過熟化過程使脫砷渣尺寸增大。

在反應(yīng)單元中，來自進(jìn)料單元的硫化氫和濕法磷酸以一定流量比通入微反應(yīng)器中進(jìn)行微混合及一定溫度、壓力和停留時(shí)間下的反應(yīng)。

在熟化分離單元中，來自反應(yīng)單元的物料進(jìn)入熟化罐在保溫條件下進(jìn)行一定停留時(shí)間的連續(xù)熟化和氣液分離，由熟化罐頂部分出的未反應(yīng)的硫化氫氣體經(jīng)循環(huán)裝置返回進(jìn)料單元繼續(xù)使用，由熟化罐流出的熟化液送去過濾分離和濾液后處理，脫除脫砷渣和溶解的硫化氫，得到脫砷的濕法磷酸。

所述濕法磷酸的濃度為45~85wt%。

所述硫化氫為氣體，通過硫化氫流量計(jì)控制進(jìn)料流量，通過壓力調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定硫化氫進(jìn)料管路壓力。