磷酸生产工艺ppt课件

NaBr＋H3PO4(浓) ＝ NaH2PO4＋HBr↑
NaI＋H3PO4(浓) ＝ NaH2PO4＋HI↑
第一部分 概论
磷酸根离子具有很强的配合能力，能与许多 金属离子生成可溶性的配合物。如Fe3+与PO43可以生成无色的可溶性的配合物[Fe(PO4)2]3-和 [Fe(HPO4)2]-，利用这一性质，分析化学上常 用PO43-掩蔽Fe3+离子。 磷酸受强热时脱水 ，依次生成焦磷酸、 三磷酸和多聚的偏磷 酸。三磷酸是链状结 构，多聚的偏磷酸是 环状结构。
磷酸生产工艺
第一部分 概论

化学性质：磷酸是三元中强酸，分三步电 离，不易挥发，不易分解，不属于氧化性
酸，具有酸的通性 。
与碱反应： NaOH＋H3PO4＝NaH2PO4＋H2O 2NaOH＋H3PO4＝Na2HPO4＋2H2O 3NaOH＋H3PO4＝Na3PO4＋3H2O 与某些盐反应：难挥发性酸制挥发性酸
热法磷酸 热法磷酸工艺成熟、设备简单、易操作管理、产 品纯度高，易经进一步提纯净化生产高纯级产品如电 子级磷酸。 日本供应电子和半导体行业的磷酸全部由高纯黄 磷加工或从热法高纯磷酸再加工而来，这也是近年我 国黄磷和热法酸大量出口的原因。随着电子工业向中 国的迅速转移，未来国内高纯电子级磷酸需求会迅速 增加，将为热法磷酸生产电子级高纯磷酸提供很好的 发展机遇。
主要用于生产磷 肥和各种磷化工 产品
黄磷
赤磷 氢氧化物 氯化物 硫化物 磷化物
有机合成原料
磷铁 阻燃剂 医药化学品 表面活性剂，染料 农药
第一部分 概论
四、磷酸的生产方法

热法
湿法
窑法 热法（一步法，二步法） 将矿在石英SiO2的存在下，在电炉中用焦碳还原得到 元素磷，然后呈蒸汽态逸出（升华），再经燃烧使之氧化 生成P2O5，用水吸收生成磷酸。 Ca(PO4)2 + C + 6SiO2 → P4 ↑ + CO↑ + CaSiO3 P4+ O2 →P4O10 + H2O → [HPO3] 3 + H2O → H3PO4
第二部分 磷酸生产——热法磷酸
生产方法
完全燃烧法 一段法 优先燃烧法 热 法 磷 酸 燃烧水合一步法 二段法 燃烧水合二步法

热法
湿法 窑法
窑法 燧道窑法磷酸是采用隧道窑为主反应器，以中低品位磷 矿和选矿后的尾矿为原料，通过配料、粉磨、成型，将料坯 做成建筑材料的形状，进入窑炉烧结，含P2O5的窑气用水 合塔吸收，制取工业级磷酸，并回收尾气中的氟，副产氟硅 酸钠，脱磷后的固体残渣直接以建筑用砖形式出窑。
第一部分 概论
五、磷酸生产的发展趋势
第一部分 概论
二、磷酸的种类及理化指标

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工业磷酸
食品磷酸
电子级磷酸
工业级磷酸理化指标
第一部分 概论
食品级磷酸理化指标
第一部分 概论
电子级磷酸理化指标
第一部分 概论
第一部分 概论
三、磷酸的主要用途
肥料 饲料添加剂 工业磷酸盐 食品添加剂 精细磷化学品 电镀，医药
磷酸的主 要用途
磷矿
湿法磷酸
净化 正磷酸 次磷酸
第一部分 概论

热法
湿法 窑法
湿 法 磷矿通过强酸酸解制得磷酸，目前常用的就是硫酸，当 然还有其他强酸，如硝酸，盐酸，氟硅酸等。主要是因为工 艺不成熟，形成产业化困难，投资成本和生产成本较高。 Ca5F(PO4)3+ H2SO4+ nH2O→CaSO4.nH2O↓+ H3PO4 + HF↑
第一部分 概论
700℃时，P2O5与一个水分子结合，生成偏磷酸。 P4O10＋2H2O=4HPO3 450℃时，P2O5与二个水分子结合，生成焦磷酸。 P4O10＋4H2O=2H4P2O7
第二部分 磷酸生产——热法磷酸
（2）雾化和吸收 在磷酸的实际工业生产中，最重要的是黄磷的充分雾 化及磷酸酐的充分水合。 磷酸酐的水合是一个放热反应。P2O5吸收的完全与否 体现了磷酸装置设计的经济性。吸收完全，不仅可降低 黄磷的消耗，而且也可减少环境污染等。由于用磷酸吸 收P2O5比用水吸收速度高很多， 所以多采用低温热法 磷酸循环逐步吸收P2O5，以得到所需磷酸浓度。
第一部分 概论
湿法磷酸 目前国内湿法磷酸净化技术已经突破国外封锁，企业可 以选择适当的净化技术生产工业级乃至食品级磷酸，湿法 净化磷酸工业生产工业级食品级磷酸将会得到快速发展。 湿法磷酸生产成本与热法磷酸相比将大幅下降，其竞争优 势将明显增强。预计湿法酸净化生产工业级磷酸将迅速发 展起来，取代热法磷酸的幅度将不断增加。 湿法磷酸精制装置只能提供基本原材料，工业或食品 级磷酸产品没有下游精细磷化工产品附加价值高，而成本 往往受到原材料价格、技术水平、装置规模、污染物治理 、管理水平等因素影响。此外，湿法磷酸精制涉及到磷矿 选矿和粗酸加工，需要配套硫磺制酸、余热发电等装置， 生产的净化磷酸也还需要考虑进一步深加工。
第一部分 概论
窑法磷酸 窑法磷酸利用中低品位磷矿和选矿后的尾矿为原料进 行生产，今后必将快速发展。长远来看，窑法磷酸是磷酸生 产的发展方向，但目前尚有许多需要完善之处，因此短时间 内还不会对热法酸和湿法酸产生较大影响。 窑法磷酸企业发展方向：①向磷酸后加工发展，生产磷酸 盐，可结合工艺特点，将所得到的酸分级处理，将质量较好 的酸用于生产食品级、牙膏级、陶瓷级等产品，品质较差的 用于生产基础大宗产品；②尾气中的氟化物必须回收利用， 在规模较小时可将回收的氟硅酸钠外销，当达到一定规模时 则可配套生产氟深加工产品；③加强磷渣利用和提高附加值 的研究。窑法磷酸中磷渣不同于黄磷，其在生产过程中可以 通过配方调节磷渣的组成，如将磷渣制成耐火材料，其附加 值大大高于普通砖。
第二部分 磷酸生产——热法磷酸
制备原理
热 法 磷 酸
生产方法
工艺控制途径
工艺流程及主要设备
生产异常事项分析
第二部分 磷酸生产——热法磷酸
制备原理 （1）燃烧和水合
黄磷燃烧的总反应式为： P4 + 5O2 ======= P4O10 事实上，此反应是一个复杂的多级反应，反应物中除P4O10 外，还存在着少量磷的低级氧化物P4O、P4O2、P4O6等。 在不同温度下，P2O5有不同的水合反应。230 0C时，P2O5与 三个水分子结合，生成磷酸。 P4O10 + 6H2O ===== 4H3PO4