一种湿法磷酸的高温汽提脱氟方法及其装置与流程

本发明涉及湿法磷酸脱氟技术领域，具体涉及一种湿法磷酸的高温汽提脱氟方法及其装置。

背景技术：

20世纪50年代以来，世界各国大量使用以湿法磷酸为原料生产磷酸钙盐作为饲料添加剂，饲料级磷酸钙盐主要为磷酸氢钙dcp、磷酸二氢钙mcp、磷酸一二钙mdcp，其中又以磷酸氢钙为主。

饲料级磷酸氢钙中磷的来源主要为湿法磷酸，采用湿法磷酸生产饲料磷酸盐的关键技术是湿法磷酸的净化，即将湿法磷酸中的氟含量及其它杂质的含量通过净化达到生产饲料级磷酸盐的要求。而脱氟技术的优劣直接影响到最终产品的产量和质量。

湿法磷酸脱氟的技术主要有两种：化学沉淀法和气提脱氟法。化学沉淀法的原理是加入钠盐或钾盐，将磷酸中的氟硅酸转化为氟硅酸钠或氟硅酸钾沉淀，从而达到脱氟的目的。但是脱氟效率不高，需要加入石灰乳进行二次沉淀脱氟，过程操作较为复杂，且磷损失较大。气提脱氟法的原理是向磷酸中加入活性sio2，磷酸通过热介质加热后，酸中的hf和h2sif6与sio2反应转化为sif4逸出，从而达到脱氟的目的。根据磷酸加热方式的不同，气提脱氟法又分为槽式脱氟工艺和塔式脱氟工艺两种。

槽式脱氟工艺的原理是向浓磷酸中添加活性sio2，向装有浓磷酸的贮槽中鼓入热空气，酸中的hf和h2sif6于约80℃下呈sif4随鼓入空气自酸中逸出。该方法磷酸是连续相，空气是分散相，磷酸与空气接触不充分，脱氟效果不佳。而且存在设备投资高、能耗大的缺点，目前工业上采用的较少。

塔式脱氟工艺的原理是浓磷酸与活性sio2按比例混合后，通过酸加热器循环加热后喷淋至空塔中，空塔底部通入常温空气，使浓酸液滴与常温空气逆流接触将酸中hf、h2sif6以sif4的形态逸出。塔式脱氟工艺的特点是连续相为空气，分散相为磷酸，磷酸能与空气充分接触。因此脱氟效果优于槽式脱氟，在工业生产上使用也较多。但是塔式脱氟工艺的缺点在于控制温度较高，对设备材质要求高，且设备运行过程中易因腐蚀问题导致泄露停车。同时塔式脱氟工艺对原料磷酸品质要求较高，脱氟酸效率低，装置产能较低，无法满足大型饲钙装置的生产需求。

专利cn1196332a中公开了一种湿法磷酸生产饲料级磷酸氢钙的高温水解脱氟方法及装置，其中公开了一种纯高温脱氟方法，通过导热油作为加热介质，间接加热磷酸，同时将过热或饱和蒸气通入磷酸鼓泡，再通过干热空气将含氟气体带走，酸介质温度在120-125℃。此方法得到磷酸产品中重金属和固体含量都比较高，且一次脱氟后含氟量高，如要满足饲料级磷酸钙盐生产需要多次脱氟，导致生产效率低下。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种湿法磷酸的高温汽提脱氟方法及其装置，解决现有脱氟工艺效率低产能低、对设备要求高的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种湿法磷酸的高温汽提脱氟方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将原料磷酸进行脱除重金属处理，然后澄清、压滤脱出磷酸中的固体杂质，得到低含固量的澄清浓磷酸；

(2)将脱氟剂与澄清浓磷酸混合均匀后，将混合物加热至70～90℃，通过泵将磷酸泵入脱氟塔中进行汽提脱氟，保持脱氟塔下部储液槽内的磷酸呈沸腾状态，含氟气体通过水洗回收，得到磷氟比p2o5/f在380以上的低氟含量的脱氟磷酸。

更进一步的技术方案是所述步骤(1)中原料磷酸含固量≤0.4％，p2o5浓度为41～50％。

更进一步的技术方案是所述步骤(2)中脱氟剂为白炭黑或活性sio2，脱氟剂的加入量为理论用量的1.0～1.5倍，脱氟剂料浆的质量浓度为8％～20％。

更进一步的技术方案是所述步骤(2)中磷酸加热方式为间接加热，采用列管式或盘管换热器对磷酸进行加热，加热介质为低压蒸汽或导热油。

更进一步的技术方案是所述步骤(2)中沸腾状态温度控制在120～150℃。

更进一步的技术方案是所述步骤(2)脱氟塔为中空腔体，其侧壁从上往下依次开设有原料磷酸进口、蒸汽进口、成品酸出口，其中，原料磷酸进口连接有磷酸喷头，磷酸喷头均匀分布在塔体内；蒸汽进口连接有蒸汽喷管，蒸汽喷管设置在塔体内，塔体顶部设置有排气口。

更进一步的技术方案是所述蒸汽进口平行设置有三个以上，蒸汽喷管与蒸汽进口数量一致。

更进一步的技术方案是所述脱氟塔底部倾斜设置，倾斜角为3～8°。

反应机理：脱氟过程中主要的反应如下：

6hf+sio2→h2sif6+2h2o

h2sif6→sif4↑+2hf↑(加热)

2h2sif6+sio2→3sif4↑+2h2o

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用了脱重压滤后的澄清净化磷酸，加入脱氟剂混合后通过间接加热方式预热，将预热的磷酸泵入脱氟塔中从喷头处喷出，一部分与下部的蒸汽逆流后实现汽提脱氟，另一部分存储在脱氟塔底部通过蒸汽加热使其保持沸腾状态，温度控制在120℃～150℃，实现脱氟净化，得到磷氟比(p2o5/f)在380以上的脱氟磷酸。磷酸沸腾状态下，可以提高磷酸中含氟气体逸出效率，有效降低酸中的氟含量，提高了脱氟效率和脱氟磷酸的产量。该方法生产的脱氟磷酸品质好，产量高，不仅能直接用于生产饲料级磷酸钙盐，还可以应用于对磷酸品质要求更高的领域。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明中脱氟塔的结构示意图。

图中，1-脱氟塔，2-原料磷酸进口，3-蒸汽进口，4-成品酸出口，5-磷酸喷头，6-蒸汽喷管，7-排气口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

经脱出重金属、澄清、压滤后的澄清磷酸1000kg，p2o5浓度为48.28％，f含量为0.82％，含固量0.31％。脱氟剂添加量按理论量的1.2倍，加入白炭黑8.35kg混合均匀后，采用低压蒸汽间接加热至70℃，再使用泵将其泵入脱氟塔1中，从原料磷酸进口2中进入后从磷酸喷头5中喷出，磷酸液低在重力作用下下落，与上升的蒸汽对流脱氟，而聚集在脱氟塔1底部(底部作为储液槽)的磷酸中直接通入蒸汽，蒸汽为高温蒸汽，温度为160℃，压力为0.7mpa。蒸汽将底部储液槽磷酸加热至沸腾状态，且温度保持在120～135℃，含氟气体从脱氟塔1顶部的排气口7逸出，通过水洗回收，而成品磷酸从成品酸出口4放出。生产的脱氟磷酸p2o5浓度为53.28％，磷氟比(p2o5/f)为395。

实施例2

经脱出重金属、澄清、压滤后的澄清磷酸1000kg，p2o5浓度为45.76％，f含量为1.17％，含固量0.24％。脱氟剂添加量按理论量的1.3倍，加入白炭黑12.91kg混合均匀后，采用低压蒸汽间接加热至80℃，再使用泵将其泵入脱氟塔1中，从原料磷酸进口2中进入后从磷酸喷头5中喷出，磷酸液低在重力作用下下落，与上升的蒸汽对流脱氟，而聚集在脱氟塔1底部(底部作为储液槽)的磷酸中直接通入蒸汽，蒸汽为高温蒸汽，温度为165℃，压力为0.75mpa。蒸汽将底部储液槽磷酸加热至沸腾状态，且温度保持在130～145℃，含氟气体从脱氟塔1顶部的排气口7逸出，通过水洗回收，而成品磷酸从成品酸出口4放出。生产的脱氟磷酸p2o5浓度为52.83％，磷氟比(p2o5/f)为487。

实施例3

经脱出重金属、澄清、压滤后的澄清磷酸1000kg，p2o5浓度为41.84％，f含量为1.47％，含固量0.13％。脱氟剂添加量按理论量的1.1倍，加入白炭黑13.73kg混合均匀后，采用低压蒸汽间接加热至90℃，再使用泵将其泵入脱氟塔1中，从原料磷酸进口2中进入后从磷酸喷头5中喷出，磷酸液低在重力作用下下落，与上升的蒸汽对流脱氟，而聚集在脱氟塔1底部(底部作为储液槽)的磷酸中直接通入蒸汽，蒸汽为高温蒸汽，温度为162℃，压力为0.8mpa。蒸汽将底部储液槽磷酸加热至沸腾状态，且温度保持在140～150℃，含氟气体从脱氟塔1顶部的排气口7逸出，通过水洗回收，而成品磷酸从成品酸出口4放出。加热沸腾汽提脱氟。生产的脱氟磷酸p2o5浓度为52.35％，磷氟比(p2o5/f)为402。

实施例4

上述技术方案中使用的脱氟塔1为中空腔体，其侧壁从上往下依次开设有原料磷酸进口2、蒸汽进口3、成品酸出口4，其中，原料磷酸进口2连接有磷酸喷头5，磷酸喷头5均匀分布在塔体1内；蒸汽进口3连接有蒸汽喷管6，蒸汽喷管6设置在塔体1内，塔体1顶部设置有排气口7。所述蒸汽进口3平行设置有三个以上，蒸汽喷管6与蒸汽进口3数量一致。预热后的含脱氟剂磷酸从磷酸喷头5处雾化喷出，受重力影响下落，与上升的蒸汽对流后脱氟，含氟气体从顶部排气口7排出，脱氟后的磷酸储存在在脱氟塔1底部，脱氟塔1底部作为储液槽，随着磷酸量变多慢慢将蒸汽喷管6淹没，这时蒸汽直接加热磷酸直到使其沸腾，沸腾状态下含氟气体也会逸出，以此进一步提高脱氟效率、提升产能。为便于成品磷酸放出也为方便脱氟塔1的清洗，所述脱氟塔1底部倾斜设置，倾斜角为3～8°。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件或布局进行多种变形和改进。除了对组成部件或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

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