2-磷酸快速萃取技术生产实试小结

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1、磷酸快速萃取技术生产实试小结鲁西化工集团阳谷化工厂庞仁杰宏大科技开发公司俞政一一、技术来源和支持磷酸快速萃取技术是由江苏宏大科技开发公司的俞政一经20余年的理论研究、实验室试验和生产实践的基础首创而成，但缺乏长期稳定运行的系统性资料。在中国磷肥协会大力支持和精心安排下，于1998年8月底9月初，在山东鲁西化工集团阳谷化工厂进行长期稳定的系统性试验。试验工作一直在张良峰厂长亲自领导下，庞仁杰副厂长亲自担任磷酸快速萃取技术组组长；宏大科技开发公司及时提供了新颖硫磷混酸冷却器及顺流型搅拌桨，并针对所用磷矿特性，提出了有

2、关工艺条件的控制范围。保证了磷酸快速萃取技术生产试验工作的顺利进行。于1999年2月3日，中国磷肥协会、鲁西化工集团阳谷化工厂及宏大科技开发公司，在鲁西化工集团阳谷化工厂召开了快速萃取生产性试验进行了阶段性试验小结会。会议认为以1999年1月份全月的生产报表为依据(表5)，该技术已达到：──磷酸产量由设计能力的1.5万吨P2O5/年，增加到年产量4万吨P2O5/年──技术指标:转化率:≥97.5％;洗涤率:≥98.5％;石膏中水溶性P2O5:≤0.5％。二、磷酸快速萃取技术理磷酸快速萃取技术发明人提出：磷石膏结晶

3、是以液泡为单位的瞬间结晶，而不是先生成晶核再由晶核成长为结晶的传统理论。反应时间也不是4～6小时而是小于2小时等等(详见表1)。表1磷酸快速成萃取的理论与传统理论比较：基本概念快速萃取理论传统理论分子结构空间逻辑结构以原子价平衡为基础的平面结构均溶液性质由单位体系组成的混合体系一体系反应机理能量及功能基团的交换离子交换反应过程在液泡（微体系）内进行在整系统内进行磷矿酸解过程磷酸中的水置换磷矿物中的主要反应为硫酸直接分解磷矿生成CaO成磷酸一钙或二钙，然磷酸与磷石膏结晶后再生成磷酸与磷石膏结晶磷石膏结晶以液泡为单位

4、的瞬间结晶分晶核生成和晶核成长二阶段与磷矿石的反应性与氟含量有关CO2有关反应(结晶)时间可小于2小时4～6小时SO3浓度控制按能量浓度进行控制用百分含量进行控制萃取磷酸分子式(H3PO4)n·FH3PO4三、磷酸快速萃取技术的系统性试验发明人将上述理论于1988年首先应用于开封化肥厂，后又在陕西复肥厂、云南磷肥厂及江苏泰兴磷肥厂等厂进行过生产性试验验证。试验结果表明磷酸产量普遍提高。由于受原料供应及磷酸后继加工能力的限制，产量增幅仅为原设计能力的200％。而根据磷酸快速萃取技术的理论及实践经验推算，现有萃取磷酸

5、装置在萃取槽及过滤机不变条件下，装置生产能力至少可为原设计能力的300％以上。与生产能力提高的同时，热平衡问题必需解决。因此，在鲁西化工集团阳谷工厂继续进行磷酸快速萃取技术的试验和理论验证。鲁西化工集团阳谷工厂对磷酸快速萃取技术的要求，不仅年生产能力能要达到5万吨P2O5/年，并且要求在使用Al2O3/F(质量比)≤0.65的开阳磷矿情况下，磷石膏水溶性P2O5含量不超过0.5％，以适应石高制水泥和硫酸的要求。因此，调整工艺条件暴露系统存在问题亦是试验的目的之一。即在不增加反应、过滤设备，而只对一些输送设备的能力

6、进行调整情况下，暴露和整改加大投矿量后存在的问题，不断改进设备提高装置生产能力。这样，整个试验分成以下几个阶段。第一阶段试验目的：1.对工艺条件和新操作制度的适应。2.测定及验证硫磷混酸冷却器的特性参数、耐腐蚀情况及使用寿命。3.验证萃取反应(结晶)时间小于1.5小时的各项工艺参数。磷酸快速萃取技术的要点是：更新工艺理论、改变操作制度，采用硫磷混酸冷却及顺流型搅拌桨。加大装置生产能力即加大投矿量的结果，必然增加反应热。现有的萃取反应热大多采用空气鼓风冷却，它的优点是投资及运行费用低。但是，受萃取料浆表面泡沫层的影

7、响，冷却效率低，它的传质系数低于55kg-H2O/(m2·h)，一般为29kg-H2O/(m2·h)。也就是说，采用空气鼓风冷却，萃取槽的生产能力至多只能提高一倍。虽则在江苏泰兴磷肥厂以及其它磷肥厂等厂，应用磷酸快速萃取技术曾将装置生产能力提高至原设计能力的300％。但维持时间较短，未经长时间的考核。因此，由投矿量加大后引起的一系列问题未能充份暴露。为进一步提高装置生产能力，达到长期稳定生产，如何移走磷矿酸解反应热，是一个必需解决的问题。对磷矿酸解过程进行理论解析的结果，反应热的大部份来自于硫酸与磷酸的混合热。如

8、果将这一混合热用“硫磷混酸冷却器”移出至料浆外进行冷却，则可降低萃取槽的冷却负荷提高装置生产能力。因此，硫磷混酸冷却器的冷却能力及反应温度的可控性，就成为本试验的首要目的。试验结果表明：在不改动萃取槽和过滤机的前提下，反应时间缩短至2小时以下，改变传统工艺操作制度，对生产并没有带来任不利影响，具有明显的增产效果；硫磷混酸冷却器的冷却效果显著，但耐腐蚀性能差，结构必需改进。