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1、第13卷第3期云南工业大学学报Vol.13No.31997年JournalofYunnanPolytechnicUniversity1997半水二水湿法磷酸工艺设计方法和工业实践廖学品牛存镇(化工轻工工程学院,云南工业大学,昆明,650051)摘要本文简要介绍了半水二水湿法磷酸的工艺流程及工艺条件,并以每小时酸产量8750千克为例进行了该工艺的物料衡算、热量衡算、主要设备的工艺设计计算.关键词:半水二水物,湿法磷酸,工艺设计前言近年来,随着农业对含磷肥料的需求,湿法磷酸有了较大的发展.磷
2、酸是生产高浓度磷复肥的重要原料,磷铵、重钙等主要依赖于磷酸工业的发展.磷酸的生产方法分为热法与湿法,热法磷酸由于其能耗高、价格贵而主要用于磷酸盐的生产,而湿法磷酸目前主要用于生产高浓度复合肥料,随着湿法磷酸净化技术的不断发展,经净化后的湿法磷酸也可用于生产磷酸盐.湿法磷酸的生产广泛采用二水物流程,它具有操作控制容易、对设备材质要求较低和对磷矿适应性强等特点,因而得到广泛采用.但二水物法制得的产品酸浓度较低,通常为22%~28%P2O5,需将其浓缩到40%~50%P2O5后才能用于磷铵和重钙等高浓度复合肥料的生产,因此
3、需增加一套浓缩装置,能耗高;另外P2O5的收率较低,即使在最好条件下也很少超过96%,因为要维持水平衡,要想洗涤石膏滤饼达到完全回收可溶性P2O5是不可能的.为提高P2O5回收率和磷酸浓度,近年来开发出了半水二水流程法,其产品酸浓度可达45%P2O5以上,这种产品酸可以不经浓缩而直接用于生产磷铵及重钙等磷肥产品,并且P2O5的回收率可达99%,比二水物流程节能10%左右,得到的磷石膏质量较好,易于综合利用.但该种流程对磷矿的质量有较高要求,腐蚀性较大,技术要求较高.但因其工艺流程的先进合理,应成为湿法磷酸的又一主要
4、生产方法.目前,云南省红河州磷肥厂从国外引进技术,按该工艺流程生产浓度为45%P2O5的磷酸.本文对每小时酸产量8750kg(100%P2O5)半水二水物湿法磷酸装置进行工艺设计,系统地介绍了该工艺流程和工艺条件,进行了物料衡算、热量衡算、主要设备的工艺设计计算,所采用的基础数据大部分来自工业生产中的实际数据.1半水二水物湿法磷酸工艺流程简述该工艺流程包括萃取系统、半水物过滤系统、转化系统、二水物过滤系统、氟回收系统.本工艺设计不包括氟回收系统的工艺设计.收稿日期:1996-08-27第3期廖学品,牛存镇
5、:半水二水湿法磷酸工艺设计方法和工业实践1911萃取系统萃取系统工艺流程简图如图1.合格的磷矿粉(100%地小于#16mm)在1萃取槽中与循环料浆中的#磷酸硫酸反应,萃取料浆从1萃取槽溢###流至2萃取槽,再溢流至3萃取槽,3萃取槽中部份料浆用循环泵送至闪蒸冷却器进行真空冷却,以保持半水萃取系统料浆98~103的温度.闪蒸冷却器的料浆通过闪蒸冷却器的液封槽后一部#分到1萃取槽,其料浆流量应严格控制#保证1萃取槽的磷矿石中总CaO只有#40%析出,另一部分溢流返回到3萃取#槽中,3萃取槽中液相游离硫酸根应控制
6、在20%左右.闪蒸冷却器蒸发气体经#除沫器后抽至氟回收系统.3萃取槽中部分反应料浆由半水过滤给料泵送至半图1萃取系统工艺流程简图水真空过滤机过滤后得成品磷酸.因反应温度较高,一般均设置消泡剂系统.主要工艺条件:#1萃取槽温度:98~103;#2萃取槽温度:98~102;#3萃取槽温度:98~103;闪蒸冷却器液封槽温度:91~100.#2-3萃取槽中SO4含量:185%~214%w/w;#3萃取槽固体含量:291%~31%w/w;#3萃取槽中液相P2O5浓度:45%w/w.12半水过滤系统半水
7、过滤系统工艺流程如图2.由可进行流量控制的半水过滤给料#泵把3萃取槽的半水料浆送到半水过滤机(带式),在半水过滤机上磷酸与半图2半水过滤系统工艺流程简图水石膏得以分离.在过滤过程中有多级滤液排出,第一级滤液是少量的混浊酸,这部分浊酸放至回磷酸槽,第二级滤液是45%的成品酸进入成品酸槽,然后用成品酸泵送至贮槽.在过滤出成品酸后,半水滤饼受到三次逆流洗涤,经半水过滤机过滤后的半水石膏同滤布冲洗水一起通过半水石膏溜槽进入转化系统进行转化.主要工艺条件:20云南工业大学学报第13卷半水过滤机真空箱真空度:64kPa以上;
8、滤饼中游离P2O5:15%;半水过滤机热水温度:45左右;滤饼温度:55左右;装置冲洗水温度:80;半水过滤机正常带速:7~105m/min.半水滤饼含水量:30%;1.3转化系统转化系统工艺流程图如图3.图3转化系统工艺流程简图图4二水过滤系统工艺流程简图从半水真空过滤机排出的半水滤饼通过半水石膏溜槽进入第一转化
