湿法磷酸生产原理ppt

磷酸浓度P2O5%
30
19.6
12.75
完全转化时间(d)
10
19
78
❖潜期---旧相保持不变，主要进行新相萌发，转化过程实际没有开始。
❖转化期---旧相开始转化为新相，直到完全转化为止。
❖磷酸有延缓半水物向二水物转化趋势，即低磷酸浓度下，二水结晶顺利。
❖磷酸有促进二水转化为无水物趋势，但二水转化为无水物转化期较长，在 生产上无实际意义。
• 二水物的稳定区域在cd线以下
• 湿法二水物流程极限温度在c点处，极限 磷酸浓度在d点处。
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•根据图3和图4可以看出cd线以下CaSO4·2H2O
的稳定区域是相对的。存在CaSO4的稳定相。
•图2中ab线—二水物与无水物转化平衡线
CaSO4·2H2O
CaSO4 + 2H2O
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表二 80℃各个平衡点对应的SO3%和P2O5%值
平衡点P2O5%
30(A点） 28(B点) 25(C点)
平衡点SO3%
-1.15 0.62
3.28
22(D点) 6
•根据所用磷矿通过实验测得，二水物工艺中优惠[SO3%]=3% •80℃下，生产30%P2O5对应SO3%=-1.15%，而实际控制SO3%=3%,状态点 A1将落在平衡点A上，处于半水物介稳区，无法实现二水工艺流程。 •80℃下，生产28%P2O5对应SO3%=0.62%，而实际控制SO3%=3%,状态点 B1将落在平衡点B上，处于半水物介稳区，无法实现二水工艺流程。 •80℃下，生产25%P2O5对应SO3%=3.28%，而实际控制SO3%=3%,状态点 C1将落在平衡点C下，处于二水物稳定区，但C1距平衡点C太近，转化推动
艺流程和工艺条件的关系。
•采用二水物流程，工艺条件应控制在abcd区域内，cd线是二水物流程极限
•二水物稳定区域Ⅲ内，温度过低，不利于磷矿分解和硫酸钙结晶，且要移
走大量热，在实际工业上难于实现。
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贵州川恒化工股份有限责任公司 1.3.3硫酸钙结晶的动力学原理
表一 80℃时二水物转化为无水物的完全转化期
型
α-CaSO4·0.5H2O
好的过滤洗涤性能。
CaSO4Ⅱ
细小长方形片状晶体:结晶细小，过滤洗涤困难。
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1.3.2 硫酸钙结晶的热力学原理 1.3.2.1 硫酸钙在CaSO4--H3PO4--H2O三元体系相平衡
• ef线—半水物与无水物转化平衡线
CaSO4·0.5H2O
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湿法磷酸生产基本原理
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目录 1 湿法磷酸基本原理 1.1 湿法磷酸原理结构图 1.2 化学反应原理 1.3 硫酸钙结晶原理 1.3.1 硫酸钙晶型和晶习 1.3.2 硫酸钙结晶热力学原理 1.3.3 硫酸钙结晶动力学原理 1.3.4 硫酸钙在四元系统相平衡 2 硫酸钙结晶过程 2.1 晶核生成对结晶过程影响 2.2 晶核生长对结晶过程的影响 2.3晶核生成和晶体成长在硫酸钙结晶过程体现 3 工业操作条件及杂质对二水硫酸钙结晶过程影响 3.1 工业操作条件对二水硫酸钙结晶影响 3.2 磷矿中杂质对二水硫酸钙结晶过程影响 4主要工艺指标计算 5 参考文献
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1.1 湿法磷酸原理结构图 湿法磷酸生产基本原理
化学反应基本原理
硫酸钙结晶原理
硫酸钙结晶热力学原理
硫酸钙结晶动力学原理
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1.2 化学反应原理
1.2.1 湿法磷酸定义 用酸(H2SO4、HNO3、HCl等)分解磷矿制得磷酸的方法，湿法磷酸最基本
Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 5nH2O = 5CaSO4·nH2O +3H3PO4 + HF 1.2.3 湿法磷酸生产的控制方向
最
硫酸钙水合结晶稳定
大
磷矿P2O5转化率
P2O5
收 率
P2O5过滤洗涤率
结晶粗大整齐易过滤洗涤
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1.3 硫酸钙结晶原理 1.3.1 硫酸钙的晶型(不同硫酸钙水合结晶)和晶型(各种硫酸钙水合结晶的外形)
力小，转化控制区域窄，不利于工业化二水工艺流程。 •80℃下，生产22%P2O5对应SO3%=6%，而实际控制SO3%=3%,状态点D1将 落在平衡点D下，处于二水物稳定区，D1点SO3%比D点SO3%浓度3%，能够
和常见的是用H2SO4分解磷矿制取磷酸。 1.2.2 H2SO4分解磷矿的主要化学反应式 •磷矿与循环料浆(或返回系统的磷酸)进行预分解反应：
Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4 = 5Ca(H2PO4)2 + HF (A) •磷酸二氢钙料浆与稍过量的硫酸进行萃取结晶反应：
5Ca(H2PO4)2 + 5H2SO4 + 5nH2O = 5CaSO4·nH2O +10H3PO4 (B) (A) +(B)的总反应为：
•图2中cd线---半水物与二水物转化平衡线
CaSO4·0.5H2O +1.5H2O CaSO4·2H2O •Ⅲ区域为二水物稳定区；Ⅰ区域为无水物稳定
区；Ⅱ区域为无水物稳定区。
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cd线以上区域 为CaSO4稳定 区，转化顺序：
CaSO4·2H2O
很快
CaSO4·0.5H2
O
很慢
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硫
薄片状结晶:晶体面积大，孔隙率小，不易过滤。
双晶体或多晶体:较好的过滤洗涤性能，晶间包藏大。
酸 CaSO4·2H2O
斜方六面单晶体:有一定厚度，较佳过滤洗涤性能。
钙
针状晶体:过滤速度快，洗涤困难，滤饼含湿量大。
针状聚合晶体:过滤性好，晶间包藏大，不易洗涤。
晶
球状聚合晶体:颗粒晶体粗大均匀，孔隙率大，有较
CaSO4 + 0.5H2O
• 转化平衡点磷酸浓度与温度关系式
T1=-0.153P+0.00667P2-0.000533P3+107 • Cd线---半水物与二水物转化平衡线
CaSO4·0.5H2O +1.5H2O CaSO4·2H2O • 转化平衡点磷酸浓度与温度关系式
T1=-0.032P+0.0506P2+265.4
abcd线区域为 CaSO4稳定区， 转化顺序：
CaSO4·0.5H2
O
很快
ab线以下区域为
CaSO4·2H2O稳
定区，转化顺序：
CaSO4·0.5H2
O
CaSO4·2H2O
很慢
CaSO4
CaSO4
CaSO4
CaSO4·2H2O
•根据CaSO4-H3PO4-H2O系统相平衡图，简明湿法磷酸生产中，所采用的工