[发明专利]工业级聚磷酸生产工艺及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工领域，具体的说是一种工业级聚磷酸生产工艺及其系统。

背景技术

磷酸(H₃PO₄)也称正磷酸，理论上100％的正磷酸(H₃PO₄)含72.4％P₂O₅，实际上含72.4％P2O5磷酸中还存在12.7％的H₄P₂O₇，这是由于下式的平衡所致。

2H₃PO₄→H₄P₂O₇+H₂O

磷酸(H₃PO₄)经过不同程度的脱水形成焦磷酸(H₄P₂O₇)，三聚磷酸和四聚磷酸，反应式如下：

焦磷酸：2H₃PO₄-H₂O→H₄P₂O₇(T＝200℃)

三聚磷酸：3H₃PO₄-2H₂O→H₅P₃O₁₀

四聚磷酸：4H₃PO₄-3H₂O→H₆P₃O₁₃(T＝480℃)

在正磷酸(H₃PO₄)与焦磷酸(H₄P₂O₇)之间存在一种低共融组成的液体磷酸，具有过冷性质，避免了正磷酸因凝固点高而结晶的危害。它的w(P₂O₅)为76％(折合w(H₃PO₄)为105％)，其中大约有49％的P₂O₅以正磷酸形态存在，有42％以焦磷酸存在，8％以三聚磷酸(H₅P₃O₁₀)存在，1％为四聚磷酸(H₆P₄O₁₃)存在。

工业级聚磷酸(68～76％P₂O₅)相比100％H₃PO₄工业磷酸具有无法比拟的优点，如：凝固点低，在室温下为液体，且在较低的温度下储存能保持液态；腐蚀性小；运输每单位重量的P₂O₅运费比普通磷酸要省10％；缩合磷酸成分对金属离子具有很好的螯合作用,为此多聚磷酸也正逐步代替目前的工业级磷酸而被广泛使用。目前聚磷酸原料主要为黄磷,黄磷来自热法磷酸,能耗高、污染高。由湿法净化磷酸生产聚磷酸是未来的发展趋势。

目前国内只有利用热法磷酸生产聚磷酸的工艺，还没有利用湿法磷酸(即净化磷酸56％P₂O₅)生产聚磷酸的工艺的报导，因为湿磷酸生产聚磷酸存在工艺条件苛刻复杂、设备耐腐耐压要求高、回收率低、浓度低等问题，目前为止还没有更好的办法克服上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、工艺条件易于控制、运行成本低、P₂O₅收率高、节能降耗、能够实现连续稳定大规模生产的工业级聚磷酸生产工艺。

本发明还提供一种用于上述工艺的系统简单可靠、节能环保、设备投资和运行成本低的工业级聚磷酸生产系统。

本发明生产工艺为：循环酸送入酸加热器加热，再送入闪蒸室进行闪蒸，闪蒸后得到的循环酸再经循环泵回送入酸加热器循环加热，当经闪蒸室闪蒸浓缩后磷酸浓度达68～76％P₂O₅，时，则引出部分循环酸作为成品酸送入成品酸冷却器冷却即得工业级聚磷酸，其余循环酸中补入净化磷酸后再作为循环酸依次送入酸加热器循环加热、闪蒸室循环闪蒸；其中，控制酸加热器的进口温度在190～195℃，出口温度195～200℃，且满足出口温度－进口温度＝5℃的条件。