10万吨每年磷酸过滤工艺初步设计综述

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1、100kt/a磷酸过滤工艺初步设计文献综述（刘昭华，四川理工学院化学工程与工艺08级2班）摘要：综述了磷酸生产的发展、生产工艺，以及磷酸过滤工段的介绍和过滤机的选择比较。关键词：磷酸，过滤，生产工艺，过滤机。前言磷元素是人类必需的一种大量元素。成年人每天摄取800mg～1200mg磷才能满足人体的需要，身体内90％的磷是以磷酸根的形式存在，但自然界中的磷主要存在于磷矿石中，人体无法吸收，我们需要摄入能吸收土壤中的磷的植物来满足身体需要。因此，我们通过向土壤施磷肥的方式来满足人类的需求，这项需求决定了磷化工在

2、工业中举足轻重的地位。磷酸作为生产磷肥的中间体，磷酸生产是其上游工序。同时，磷酸在国民经济中占有重要地位，是生产磷肥和磷酸盐的中间原料。磷酸及其下游产品广泛应用于化工、农业、医药、食品、电子等行业。我国每年减少磷矿储量约3亿t，按此消耗速度，我国磷矿资源仅能维持到2050～2060年[1]。随着能源短缺日益严重，加之电价上扬，硫磺价格波动，如何根据我国磷矿资源的特点进行磷酸新工艺的开发，在现有的投资条件下制定科学合理的生产工艺路线，从而提高资源利用效率和经济效益，显得尤为重要。磷酸工业化的生产方法，迄今国内

3、外主要有“湿法”和“电热法”两种工艺路线。两者相比较，电热法的工艺特点是产品质量好，但成本较高。我国热法磷酸主要用于制取各种工业用磷化工产品。湿法的工艺特点是产品成本相对较低，但是质量较差。在我国湿法磷酸主要用于生产农业用化肥，少量通过化学沉淀法净化后用于制取饲料磷酸盐。湿法磷酸比热法磷酸成本低20%~30%，经适当方法净化后，产品纯度可与热法磷酸相媲美。目前，湿法磷酸工艺处于磷酸生产的主导地位。本文就湿法磷酸作重点讨论。湿法磷酸生产原理即利用硫酸分解磷矿，使磷矿中不溶性磷转化成可溶性磷，同时产生大量沉淀即

4、磷石膏，总反应：。有效控制磷石膏与可溶性磷的分离，将大大提高磷酸的生产效率。磷石膏与可溶性磷的分离是固液分离，需要采用过滤装置。因此,在湿法磷酸制备工艺中,过滤系统是非常重要的部分。若能保证反应料浆具有良好的过滤、洗涤性能，就可以增大反应槽投料量，增加装置产量，提高磷收率，降低消耗和生产成本，取得更好经济效益。一磷酸生产工艺及发展1.1湿法磷酸1.1.1湿法磷酸发展简述9湿法磷酸于1870~1872年间在德国首次投产，迄今已有100多年的历史，技术、生产工艺流程都日趋完善。起初磷酸的浓度只有8~10%P2O

5、5，1915年采用道尔流程（DorrProcess)以后，磷酸的浓度可提高到22~23%P2O5，1920年以后该流程采用连续转鼓式过滤机取代最后一只稠厚器，使磷酸的浓度提高到25%P2O5。1932年道尔公司在特里尔(TrailB.C.)建成磷酸工厂并在技术上强化了湿法磷酸的生产，使磷酸的浓度达到32%P2O5。四十年代以后，湿法磷酸的生产技术获得了明显的进展，新的流程不断涌现，生产设备不断更新，极大的提高了生产强度，同时加强了湿法磷酸的理论研究。尤其对湿法磷酸反应过程的机理及硫酸钙的结晶机理的研究快速有

6、效地推动了湿法磷酸的发展[2]。1.1.2生产流程通常所称的“湿法磷酸”实际上是指硫酸法湿法磷酸，即用硫酸分解磷矿生产得到的磷酸。硫酸法的特点是矿石分解后的产物磷酸为液相，副产物硫酸钙是溶解度很小的固相。两者的分离是简单的液固分离。湿法磷酸根据生成硫酸钙水合物情况的不同，可将湿法磷酸生产流程分为二水物流程、半水-二水物流程、二水-半水物流程、半水物流程和无水物流程等[3]。二水物流程与其它流程相比，其特点：(1)二水物结晶的稳定性好，生产过程中不会发生任何相变；(2)结晶粗大、整齐，易于过滤和洗涤；(3)工

7、艺条件允许的波动幅度大，便于操作；(4)设备材料腐蚀相对较小。经过100多年的实践、改革，二水物流程已成为一个完整的现代化的工业流程，在磷酸生产中占据重要地位。因此，二水物流程成为湿法磷酸生产中应用最早、最为广泛的工艺流程，二水物流程图如图1[4]。图1湿法磷酸（二水物流程）1一配酸器2一鼓风机3一泵4一泵槽5一吸收塔6一分布器7一气液分离器8一滤液槽9一盘式过滤机10一洗液槽11一二、三级洗液槽12一鼓风机13一单槽反应器1.1.3湿法磷酸生产工艺现状目前，湿法磷酸的产量占世界磷酸总产量的85％-90％[

8、5]。1932年美国道尔公司与瑞士生产公司合作开发的道尔浓酸流程，为现代化的二水物流程奠定了基础[6]。由于二水物流程具有操作稳定、对磷矿适应性强、投资少等突出优点。因此几十年来世界各国对二水物流程进行了不断的研究和改进，使其有了较大的发展，现在世界磷酸装置总数的809％以上采用二水物流程[7]。我国湿法磷酸工业始于1953年，迄今已有50多年的历史[8]。我国湿法磷酸80％以上都采用二水物流程生产，目前年产量估