[发明专利]一种食品级磷酸的生产装置

说明书

技术领域：

本发明属于磷化工技术和环境保护技术领域，涉及一种食品级磷酸的生产装置。   

背景技术：

磷是重要的生命元素，食品添加剂磷酸作为酸味剂、酵母的营养剂，广泛用于食品工业。食品级磷酸中的杂质指标要求特别严格。目前，食品级磷酸生产主要采用工业磷酸为原料，生产过程中杂质的脱除尤其是砷的脱除技术极为重要。

磷酸脱砷的方法主要有：①硫化物沉淀法：通过在磷酸原料中加入某种沉淀剂，使其生产难溶或不溶化合物析出，然后通过过滤器分离而得到低砷磷酸产品。②溶剂萃取法：基于磷酸可溶于有机溶剂中，而杂质砷则被萃取出，从而使其分离。③离子交换法：用强酸性离子交换树脂处理磷酸，从而出去杂质砷。硫化物沉淀法因为所需步骤和设备简单且脱砷效果好，是最常用的脱砷方法。磷酸硫化物沉淀法脱砷的原理如下：

2P₂S₅ + 16H₂O   → 4H₃PO₄ + 10H₂S↑

H₃AsO₄ + H₂S  →  H₃AsO₃ + H₂O + S↓

H₃AsO₃ + 3H₂S   → 6H₂O + As₂S₃↓

通过向工业磷酸中加入五硫化二磷进行脱砷反应，过滤除去沉淀即得脱砷磷酸，通常为了保证脱砷的效果，五硫化二磷脱砷剂的投加量都会适当过量，这就导致了脱砷后磷酸中残余部分硫化氢气体，因此必须设法除去。

目前，食品级磷酸生产工艺路线分为热法和湿法两种。两种路线生产食品级磷酸的关键技术都是杂质的脱除。在已有技术中，是将脱砷后的磷酸，采用曝气法脱除硫化氢气体。例如：

中国专利200910062940.2提出了一种用精制湿法磷酸生产食品级磷酸的方法，通过加入活性二氧化硅做脱氟剂，加入硫化钠溶液或者五硫化二磷固体做脱砷脱铅剂，过滤之后，将滤液送往曝气工段，不断鼓入空气并搅拌，最后过滤得到食品级磷酸。此方法成本低廉，能耗少、无污染。

在《多聚磷酸及其脱砷工艺研究》（云南化工，2007，34（4）：63～66）一文中，介绍了多聚磷酸与普通热法磷酸物化性质的差异，以及目前国内外多聚磷酸的现状及市场前景，提出了杂质砷对多聚磷酸的影响，并概述了目前磷酸广泛采用的几种脱砷方法。该文指出，将配制的脱砷剂加入到反应釜中与磷酸中的亚砷酸反应，生成As₂S₃沉淀，然后将含As₂S₃的磷酸泵送到脱气塔中脱去多余的H₂S气体 ，再送到过滤器中进行过滤，磷酸产品进入成品槽，滤渣As₂S₃进入渣筒，尾气经洗涤塔洗涤达标后经风机排放到大气中。

在《由工业磷酸连续操作生产食品级磷酸》（硫磷设计与粉体工程，2005，6：27～30）一文及《浅谈连续热法食品级磷酸生产》（贵州化工，2005，30（4）：43～45）一文中，都提到了食品级磷酸生产中脱砷反应后残余硫化氢气体的脱除方法。该法是通过鼓风机鼓入空气对脱砷磷酸吹脱除去硫化氢，吹脱的硫化氢气体用碳酸钠溶液吸收，所得硫化钠溶液用于生产其他对硫含量要求不高的磷酸盐。过滤收集到的砷渣经洗涤、干燥后运往砷品厂。此法操作简单，除杂效果好，避免硫化氢气体直接排放造成环境污染，但其吸收剂使用碳酸钠，引入钠离子，一定程度上造成二次污染。从经济效益及社会效益分析，此法不是最佳选择。

我们依据多年对已有用于食品级磷酸脱砷脱气净化技术的研究，结合磷酸生产实际出发，研发了一种食品级磷酸的生产装置。经查其余文献，在工业磷酸脱砷净化中，均未有使用喷射式搅拌反应装置，在食品级磷酸脱气净化中，均未有使用塔式脱气装置。采用本发明的工业磷酸生产食品级磷酸装置，可以更快速地完成脱砷反应过程，更充分有效地吹脱磷酸中的硫化氢并加以回收利用，缩短脱气过程的循环时间，减少五硫化二磷脱砷剂的用量，避免二次污染，有效地保护工厂以及周边环境，具有良好的经济效益、社会效益和生态效益。  

发明内容：