[发明专利]半水‑二水法湿法磷酸生产工艺及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷酸生产工艺及其系统，具体的说是一种半水-二水法湿法磷酸生产工艺及其系统。

背景技术

磷酸是重要的化工原料，主要用于生产磷复肥产品。经过深加工处理，也可以生产各种磷酸盐产品，或者生产食品级，电子级磷酸。用硫酸分解磷矿制得磷酸是湿法磷酸的基本方法。

磷矿中主要化学成分是Ca₅F(PO₄)₃，当它与硫酸反应时候，生成磷酸和难溶性硫酸钙结晶。其化学反应式如下：

Ca₅F(PO₄)₃+5H₂SO₄+mH₂O＝3H₃PO₄+5CaSO4·m/5H2O↓+HF↑

当反应温度，硫酸加入量等条件不同，硫酸钙可以以三种不同的结晶形态沉淀出来，分别为二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)，半水硫酸钙(CaSO4·1/2H2O)和无水硫酸钙(CaSO4)。半水-二水法生产工艺技术是控制反应条件，先结晶生成半水硫酸钙，同时伴随高浓度磷酸，再改变反应条件，水合重结晶生成二水硫酸钙，称之为半水-二水法工艺。

由于半水-二水法工艺具有P₂O₅收率高，磷酸产品浓度高(P₂O₅浓度为45％wt)，酸质量好(杂质含量低于1％wt)，磷石膏质量好(磷石膏中P₂O₅浓度低至0.25％wt)，能耗低和环境污染小等特点，且随着国家对节能减排，环境保护及固体废物处理的要求越来越严格，采用半水-二水法技术生产湿法磷酸的优势得以凸显。半水-二水法工艺将成为未来湿法磷酸发展的趋势。

目前国内只有一套引进的7万吨/年P₂O₅半水-二水磷酸装置，该装置需要用干矿、圆形反应槽、带式过滤机、装置的过滤料浆温度很高，许多设备需进口，造成投资高，装置规模小，能耗高、废水排放污染环境等问题，不适合当代磷化工的发展要求，

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺可靠、产品及副产品质量好、能耗低、设备投资和运行成本低、对环境友好，可连续稳定大规模生产(≥30万吨/年)的半水-二水法湿法磷酸生产工艺。

本发明还提供一种用于上述生产工艺的半水-二水法湿法磷酸生产系统。

本发明工艺包括半水反应及过滤工序、二水反应及过滤工序，其特征在于，

所述半水反应及过滤工序中：所述半水反应及过滤工序中：将磷矿送入溶解槽中在浓硫酸的存在下分解反应生成稳定的半水硫酸钙结晶，控制溶解槽反应浆料中硫酸根离子含量低于CaO含量；出溶解槽的反应料浆送入结晶槽中在浓硫酸和活性二氧化硅的存在下使半水硫酸钙晶体的长大,形成粗大的半水石膏结晶，控制结晶槽反应浆料中硫酸根离子含量高于CaO含量；出结晶槽的反应浆料大部分送入熟化槽中进一步长大以得到含有粗大晶体反应料浆，所述出熟化槽的反应料浆回送至溶解槽，出结晶槽的其余部分反应料浆送入第一高位闪蒸冷却器进行闪蒸冷却，控制第一高位闪蒸冷却器压力为10～15kPa(A)，进出口温差在10-20℃，从第一高位闪蒸冷却器闪蒸出来的闪蒸蒸汽送入后续处理工序；冷却后的反应料浆经过滤给料槽分两部分，一部分回送至结晶槽，另一部分送入半水过滤机得到半水滤液和半水石膏滤饼；出半水过滤机过滤区的半水滤液经下错气盘的过滤区分离出气体和滤液，气体送入与第一真空泵连接的半水雾沫分离器，滤液即为产品磷酸送至界区；所述半水石膏滤饼进入半水过滤机的一洗区进一步洗涤出夹带的磷酸，然后在滤布洗涤区与滤布冲洗水混合形成半水石膏料浆排出；

所述二水反应及过滤工序中：所述半水石膏料浆进入转化槽在浓硫酸和活性硅胶的存在下进行水合反应，半水石膏水合成二水石膏,形成的二水石膏料浆送入二水过滤机的过滤区过滤得到二水过滤酸及二水石膏滤饼，所述二水石膏滤饼经二水过滤机的滤饼一洗区和滤饼二洗区逆流洗涤后由卸渣区排出得到二水干石膏。