[发明专利]高纯磷酸的生产系统以及生产方法

说明书

本发明公开了高纯磷酸的生产系统以及生产方法。该高纯磷酸的生产系统包括：电炉，使包含磷矿的原料发生还原反应并输出含有磷蒸气和粉尘的第一气体；加热单元，对所述第一气体进行加热并输出温度≥190℃的第二气体；第一过滤单元，对所述第二气体中的粉尘进行拦截并输出第三气体；氧化单元，所述氧化单元将所述第三气体氧化为含有五氧化二磷蒸气的第四气体；吸收单元，利用吸收剂吸收五氧化二磷并输出磷酸。通过第一过滤单元对第二气体中的粉尘进行物理拦截，使第二气体中的磷蒸气全部通过，从而可以获得高浓度和高纯度的磷蒸气；然后，高浓度和高纯度的磷蒸气再进行氧化反应，具有明显高于窑法磷酸中的氧化效率。

技术领域

本发明涉及五氧化二磷的技术领域，具体而言，涉及高纯磷酸的生产系统以及生产方法。

背景技术

湿法制磷酸工艺利用硫酸分解磷矿石得到稀磷酸和以CaSO₄·nH₂O为主体的固体废渣(简称磷石膏)，将稀磷酸浓缩得到含磷酸54％左右的湿法磷酸。这种工艺的主要缺点：一是要耗用大量的硫酸；二是废渣磷石膏无法得到有效的利用，其中夹带的硫酸、磷酸和可溶性氟化物均溶于水，自然堆放后被雨水冲刷，容易对环境造成严重污染；三是产品磷酸的杂质含量较高，一般只用于生产肥料；四是为保证产品的经济性，必须使用高品位磷矿。

由于湿法制磷酸工艺存在的上述问题，目前主要使用的磷酸制法为热法制磷酸工艺和窑法磷酸工艺，这两种工艺均以磷矿、硅石和碳质还原剂为原料。

热法制磷酸工艺首先在电炉中将磷矿石中的磷以单质磷蒸气的形式还原出来和将碳质还原剂转化为CO，然后将排出电炉的以单质磷蒸气和CO为主的气体洗涤降温，使单质磷蒸气被冷却成固体与气相分离，得到产品黄磷，产品黄磷加热为液相后在水化塔中与通入的空气发生氧化燃烧反应，得到磷酸酐P₂O₅，再用水吸收得到磷酸。

窑法磷酸又称为KPA法，该方法在回转窑中进行，首先将磷矿石中的磷首先以单质磷蒸气的形式还原挥发出来，然后单质磷蒸气再在窑的中部空间被通入的空气氧化成五氧化二磷，最后得到含有五氧化二磷的窑气，窑气再经洗涤除尘后被吸收为磷酸。

热法制磷酸工艺虽然不会产生大量的废渣，但是电炉排出的气体中含有大量的粉尘，磷蒸气的冷凝温度低，洗涤降温会导致单质磷蒸气冷凝后与粉尘融为一体，严重影响黄磷品质。而窑法磷酸工艺虽然节约了大量的电能，但是回转窑中存在大量的粉尘，这些粉尘严重影响磷蒸气的氧化反应，并且，虽然五氧化二磷蒸气的冷凝温度较高，但是对窑气进行洗涤降温除尘不仅同样会导致部分五氧化二磷蒸气冷凝，而且洗涤除尘效果差，洗涤后的气体中仍然具有较多的粉尘，也不能得到高纯度的磷酸。可见，采用现有的磷酸制法，要想得到高浓度、高纯度的磷酸是非常困难的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种工艺简单，可获得高纯磷酸的高纯磷酸的生产系统以及生产方法。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了高纯磷酸的生产系统。该高纯磷酸的生产系统包括：

电炉，所述电炉使包含磷矿的原料发生还原反应并输出含有磷蒸气和粉尘的第一气体；

加热单元，所述加热单元对所述第一气体进行加热并输出温度≥190℃的第二气体；

第一过滤单元，所述第一过滤单元对所述第二气体中的粉尘进行拦截并输出第三气体；

氧化单元，所述氧化单元将所述第三气体氧化为含有五氧化二磷蒸气的第四气体；

吸收单元，所述吸收单元利用吸收剂吸收五氧化二磷并输出磷酸。