磷酸生产工艺讲义

磷酸生产工艺讲义

一、磷酸的生产方法

磷酸是一种三元酸，属中强酸，其工业生产方法可分为两大类，一类是热法生产，系由元素磷氧化制取，酸质较好，多用于制造磷酸盐产品或食品级磷酸盐；另一类是湿法生产，是用酸分解磷矿制成磷酸，酸质较差，通常用以生产肥料，或经净化后制造磷酸盐。

二、湿法磷酸发展史

湿法磷酸批量生产用于肥料及其他工业，迄今已有一百多年历史。1870~1872年间在德国首次开始生产，为间歇生产。

连续式湿法磷酸始于1925年的道尔流程，1932年道尔公司在特富尔建成磷酸工厂，在技术上做了两项改革，强化了磷酸生产，制得32%P2O5的浓磷酸，为以后半个多世纪二水物流程的发展奠定了基础。

40年代，特别是二战以后，世界湿法磷酸的生产技术取得了明显进展，（1）新的生产流程不断涌现，逐步取代了30年代的道尔流程。（2）生产设备不断更新、强化。（3）60年代，单系列生产能力不断扩大，出现日产1000吨P2O5的生产装置。（4）出现大量再结晶流程。

我国湿法磷酸的科研工作始于1953年，首先研究了二水物工艺，于1963年完成中间试验，并在南京建成年产1.5万吨磷酸的

试验工厂。其它流程研究于1975年完成中间试验。

三、湿法磷酸生产流程分类

按操作方式不同分为：间歇操作流程；连续操作流程。

按反应槽型及数量不同分为：多槽流程；单槽流程；同心圆单槽流程；多室单槽流程。

按反应槽料浆冷却方法不同分为：真空冷却流程；鼓风冷却流程。

按硫酸钙水合结晶的不同分为：二水物流程；半水物流程；无水物流程；二水—半水再结晶流程；半水—二水再结晶流程。

四、磷矿的分解过程

1、磷矿与硫酸反应( 二水物法)生成磷酸的反应式：

主反应：CaF(PO4)3+5H2SO4+2H2O=3H3PO4+HF+5CaSO4·2 H2O

副反应：6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O

H2SiF6=SiF4+2HF

CaCO3+ H2SO4+H2O = CaSO4·2 H2O+CO2

MgCO3+ H2SO4 = MgSO4 +H2O +CO2

Fe2O3+2H3PO4=2FePO4+3H2O

Al2O3+2H3PO4=2AlPO4+3H2O

2、过程的热化学

磷矿与硫酸反应要放出大量的热，在生产时需要将其移出。

3、磷矿的反应活性和抗阻缓性

反应活性是表示磷矿颗粒能被酸渗透的程度；抗阻缓性也被称为抗钝化性，是表示磷矿被酸分解时抵抗“钝化膜”包裹的特点。根据实验测定，开阳磷矿反应活性较好，但抗阻缓性较差。

五、硫酸钙的结晶

1、硫酸钙结晶的形态

三种：二水物、半水物、无水物

2、硫酸钙的结晶过程

3、结晶过程的影响因素

磷矿的粒度、液相磷酸浓度、料浆含固量、液相硫酸浓度、反应温度、磷矿中的杂质等

六、二水物工艺流程

1、概述

二水物流程是湿法磷酸生产中应用最早、最为广泛的流程，根据80年代初期的统计，采用二水物流程的工厂占80%，产量所占比例更大。

二水物流程出现了有各自不同特点的很多流程，工业上应用较多的有两三种流程，如普莱昂流程、罗纳普朗克流程、吉科布斯-道尔科流程等，其中普莱昂流程被采用的数目最多，规模最大。

我公司磷酸生产采用的是普莱昂流程。

2、磷酸生产工艺流程框图

七、湿法磷酸浓缩

1、概述

我们采用二水法生产的磷酸浓度为24~26%P2O5，这种酸还不能满足DAP的生产要求，需要将其浓缩至46~48%P2O5。磷酸浓缩有直接传热和间接传热两种方法，前一种现在已很少采用，后一种通常以蒸汽为加热介质，通过换热器加热磷酸使水分蒸发。目前绝大部分采用强制循环真空闪蒸工艺。

2、浓缩工艺流程