[发明专利]一种湿法磷酸浓缩装置及其工艺

说明书

技术领域

本发明属于湿法磷酸浓缩技术领域，更具体地，涉及一种湿法磷酸浓缩装置及其工艺。

背景技术

我国宝贵的磷矿资源的利用从开发富矿转向贫矿，以便最大限度地、合理的利用好磷矿这一宝贵的资源，湿法磷酸由于是直接从磷矿石中通过反应生成磷酸从而实现利用磷资源的目的，因此这一方法从长远来看是今后发展的方向。

湿法磷酸工艺原理和方法采用二水法生产得到的磷酸，其质量分数只有28％左右，而生产磷酸二铵时，磷酸的质量分数要求在48％以上，因此稀磷酸必须通过浓缩处理。磷酸的浓缩被认为是一种困难的操作，这是因为湿法磷酸中含有约2％的H₂SO₄和约2％的H₂SIF₆，具有很强的腐蚀性，同时在加热浓缩的过程中，稀磷酸中已处于过饱和或饱和状态的杂质，随磷酸浓度的不断升高而析出，并沉积在器壁表面，另外还存在着浓缩过程中废气的处理问题。磷酸的浓缩的方法以其加热方式可分为两类，即直接加热和间接加热蒸发。直接加热蒸发：直接加热蒸发是最简单的方式进行浓缩，磷酸与热气体直接接触，就其设备而言，直接加热蒸发可以克服中间传热蒸发所引起的腐蚀和结垢问题，广泛应用于磷酸浓缩的直接加热器有鼓泡浓缩流程浸没燃烧蒸发器及湿壁蒸发器等。但是在过去的二十几年里，这类装置的使用已逐步减少，主要是燃料费用太高和达不到环保要求的废气排放标准。间接加热蒸发：间接加热蒸发是加热蒸汽通过传热介质(如列管的管壁)向磷酸传热，由于磷酸浓缩时，随着P₂O₅的浓度的提高，传热表面上淤渣结垢和设备管道腐蚀问题，会直接影响传热性能和结构材料。广泛应用于磷酸浓缩的间接加热器有强制循环真空蒸发列管换热器。湿法磷酸采用蒸汽间接加热浓缩，磷酸的质量分数在0-75％P₂O₅时，其沸腾平衡气相中只存在水蒸气，理论上可以将磷酸浓缩到很高浓度，但是随着磷酸浓度的提高，同时稀磷酸溶液中某些杂质组分由于溶解度降低而析出沉淀，结果磷酸的粘度上升，使磷酸操作变得很困难。实际生产中，磷酸粘度上升到70MPA.S以上，浓缩操作就难于进行。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种湿法磷酸浓缩装置及其工艺，以解决现有技术中磷酸浓缩过程中会因粘度较大而难以浓缩的技术问题。

为实现上述目的，本发明的一种湿法磷酸浓缩装置，包括稀磷酸贮槽、石墨换热器、闪蒸室、强制循环泵、除沫器、大气冷凝器；所述稀磷酸贮槽的料液出口和石墨换热器的料液出口分别与闪蒸室的料液入口相连；所述石墨换热器上设有低压蒸汽进入口；所述闪蒸室的料液出口与强制循环泵的入口相连，所述强制循环泵的循环酸出口与所述石墨换热器的料液入口相连，所述强制循环泵回路底部设有浓磷酸出口；

所述闪蒸室的蒸汽出口与除沫器的入口相连；

所述除沫器的酸液出口与强制循环泵的入口相连；所述除沫器的气相出口与大气冷凝器的入口相连。

本发明的一种湿法磷酸浓缩工艺，采用如上述所述的湿法磷酸浓缩装置，包括如下步骤：

步骤(1)：存储于稀磷酸贮槽中的稀磷酸原料由稀磷酸贮槽的料液出口排入至闪蒸室中，石墨换热器中通入低压蒸汽对循环酸进行加热，再由石墨换热器的料液出口排入至闪蒸室中与稀磷酸混合并于闪蒸室内进行蒸发浓缩成浓磷酸；

步骤(2)：所述浓磷酸由闪蒸室的料液出口进入强制循环泵中，部分浓磷酸由强制循环泵底部回路的浓磷酸出口排出，通过浓磷酸泵输送至浓磷酸贮槽中存储；大部分浓磷酸作为循环酸通过强制循环泵输送至石墨换热器中形成循环回路继续循环浓缩；石墨换热器中冷凝液排入冷凝液存储槽中；

步骤(3)：所述闪蒸室中蒸发的水蒸气中含有氟化物和磷酸雾沫，水蒸气由闪蒸室的蒸汽出口排出进入除沫器中分离水蒸气中的磷酸雾沫，磷酸雾沫由除沫器的酸液出口进入强制循环泵中继续循环浓缩，气体由除沫器的气相出口进入大气冷凝器中冷凝回收。

本发明的有益效果在于：本发明的湿法磷酸浓缩工艺采用石墨换热器、闪蒸室和强制循环泵形成浓缩回路，并采用压力为0.29-0.31MPa、温度为135-140℃的低压蒸汽对循环回路中的磷酸进行加热，并在真空度为65-70KPa的环境下进行蒸发浓缩，当磷酸在浓缩过程中质量浓度逐渐变大，低压蒸汽能充分提高磷酸的溶解度，降低磷酸的粘度，使得磷酸的浓缩过程较易进行，其效果比传统的湿法磷酸效果较优，其成品的质量浓度可达48％，浓磷酸的得率与现有相比提高20％左右，降低湿法磷酸的损失率。