[发明专利]防止或减少湿法制备磷酸中结垢

说明书

提供防止或减少湿法制备磷酸过程中形成结垢的方法，其是通过在所述磷酸生产过程的一或多步步骤使足以防止或减少至少一种结垢物质的量的水溶性官能化的有机试剂与磷酸混合进行。

技术领域

本发明涉及用于防止或减少在磷酸生产过程的不同阶段的生产装置之中和/或之上形成结垢的配方剂和方法。

背景技术

虽然磷酸可通过3种方法(热法、湿法和干燥窑法)进行制备，但湿法是最常用的磷酸制备方法。在该方法中，将磷酸钙矿石(主要包含磷酸钙)在清洗设备中洗涤并在球磨机研磨，然后供入一系列反应器中，用硫酸及从所述方法回收的磷酸酸解(digestion)。酸解温度典型地为40°C-80°C。在反应序列完成后，用蒸发器冷凝物洗涤工艺流同时强迫通过过滤器。

在酸解后，过滤反应浆料以从石膏(硫酸钙)分离磷酸。然后将被过滤的粗磷酸供至净化器和蒸发器用以进一步纯化和浓缩。经纯化的磷酸作为商品级酸(MGA)被供出，或者继续制备69%P₂O₅过磷酸(SPA)。石膏被洗涤和干燥，然后为商业用途销售。一些粗品磷酸被浓缩至44%(P₂O₅)，然后用于制备磷酸二氢铵(MAP)、磷酸氢二铵(DAP)和磷硫酸铵(APS)。

由于磷酸矿中的酸和杂质的过饱和性，对P₂O₅的浓缩步骤产生若干副反应，导致在制备磷酸的不同阶段的装置之中和/或之上结垢。例如，氟硅酸盐是磷酸生产中较普遍的结垢物质之一。它可通过以下方程式描述：

Ca₅F(PO₄)₃+5H₂SO₄+5nH₂O→3H₃PO₄+5CaSO₄-nH₂O+HF

6HF+SiO₂→H₂SiF₆+2H₂O

在整个磷酸生产过程中，可存在大于12-15种其它类型的结垢物质，它们成为对工业的重大挑战。设备每隔数周通常必须停产以利用高压水和/或机械手段用物理方法清理结垢。结垢相关问题的经济影响相当大，工业 中需要比现有的结垢后清除的物理方法更有效的防止结垢的技术。

在概念上，存在两种基本类型的从磷酸生产过程除去结垢的方法，即，物理方法和化学方法。对于物理方法，存在数种选择。除了上述机械和水洗方法之外，磁性分离(Wang,Chuhua;Benson,Robert F.;Martin,Dean F.Enhanced solubility of sodiumfluorosilicate scale by magnetic treatment,Florida Scientist(1998),61(1),17-25)和超声法(Pandey,A.D.;Mallick,K.K.;Pandey,P.C.;Varma,S.Prevention of scaledeposition on热交换器surfaces by use of high intensity ultrasonic wavesduring concentration of wet process phosphoric acid，Fertiliser News(1983),28(6),45-8)也已用作物理方法部分。可采用的另一种方法是在磷酸生产中使用物理抛光的管道(参见DE 3039187)。

至于化学方法，此方法通常通过添加试剂以改变过饱和度，或者在过滤前引起沉淀，或者阻止形成结垢来实施。这是优选的方法，因为它需要有限量的资本投入并且不改变磷酸工厂的现有工艺。也不需要大量的试剂，因此认为对环境和下游具有最小的影响。