[发明专利]一种利用SO2气体和磷矿浆反应生产磷酸的方法及装置

说明书

本发明公开了一种利用SO₂气体和磷矿浆反应生产磷酸的方法及装置，该方法是将含SO₂的气体与磷矿浆进行多级气液逆向接触反应后，得到的浆料中SO₃含量在0～1%，然后加入硫酸进行反应，使得料浆中P₂O₅含量在18%～25%，SO₃含量在1%～4%时，将浆料进行过滤即可得到磷酸。与常规湿法磷酸生产工艺相比，本发明直接用SO₂气体与矿浆反应不经过转化吸收、萃取等工序，大大缩短了工艺流程，本方法无转化塔、无触媒，不需要定期更换触媒，减少了换触媒时对环境的污染且节约了人工和装置成本。本发明有效解决了传统湿法磷酸生产中工艺流程长、污染大、能耗高、成本高的问题。

技术领域

本发明属于磷化工技术领域，具体涉及一种利用SO₂气体和磷矿浆反应生产磷酸的方法及装置。

背景技术

通常所说的“湿法磷酸”实际上是指硫酸法制磷酸，即用硫酸分解磷矿得到的磷酸。采用硫酸法制磷酸的特点是：先让硫磺在焚硫炉内反应生成SO₂气体，再经转化塔在五氧化二钒的催化作用下转化为SO₃气体后，经吸收塔充分反应吸收后生成硫酸，硫酸在萃取槽与矿浆反应后进入真空过滤机过滤得到磷酸。转化塔中的钒触媒是一种有色金属氧化物，微溶于水，人体接触后对呼吸系统、心血管系统、神经系统、肠胃系统、皮肤等造成损害，严重者可发生支气管肺炎，喘息性支气管炎等，它也对周边环境的污染很大，转化塔中钒触媒是需要定期更换的，在更换过程中不仅装置要停车，还要消耗巨大的人力和物力，因此传统的湿法磷酸生产方法不仅工艺流程长、污染大、成本也较高。

发明内容

本发明的目的提供一种利用SO₂气体和磷矿浆反应生产磷酸的方法及装置，达到用最低的成本生产最优质的磷酸，且能减少环境污染。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种利用SO₂气体和磷矿浆反应生产磷酸的方法，包括以下步骤：

将含SO₂的气体与磷矿浆进行多级气液逆向接触反应后，得到含磷酸的混合浆料，然后加入硫酸进行进一步反应，使得料浆中P₂O₅含量在1%～30%时，将浆料进行过滤即可得到磷酸。

所述含SO₂的气体中SO₂质量浓度控制在1%～15%。

所述含SO₂的气体与磷矿浆进行三级气液逆向接触反应，SO₂的气体依次经一级逆向接触、二级逆向接触和三级逆向接触，最后脱除氟化物后进行放空；磷矿浆依次经三级逆向接触、二级逆向接触和一级逆向接触，然后进行降温及加入硫酸进一步反应，最后过滤得到磷酸。

其中一级逆向接触时控制反应温度为80～85℃；二级逆向接触时触时控制反应温度为30～80℃，三级逆向接触时触时控制反应温度为20～50℃。

所述含SO₂的气体的制备步骤为：采用硫磺经快速熔硫，再与空气经焚硫反应生成含SO₂的混合气体，最后经热回收降温至50℃～100℃。

所述磷矿浆中P₂O₅含量控制在20～40%，矿浆质量浓度1～70%，矿浆细度：小于等于100um。

一种利用SO₂气体和磷矿浆反应生产磷酸的装置，包括依次连接的一级反应塔、二级反应塔、三级反应塔及氟吸收塔，各反应塔对应设置有循环反应槽，即一级循环反应槽、二级循环反应槽和三级循环反应槽，SO₂气体进入口位于各级反应塔的下方，出口位于顶部，磷矿浆的进口位于各级反应塔的顶部，出口位于底部；各级反应塔与其对应的循环反应槽构成闭合回路，相邻循环反应槽之间通过管道连通。