[发明专利]从湿法磷酸蒸发器排出蒸汽中回收氟化合物的方法

说明书

本发明涉及洗涤方法和设备，更具体而言，涉及用洗涤液洗涤从蒸汽中去除和回收气态化合物，本发明的具体应用包括回收“湿法”磷酸浓缩过程产生的气态氟化合物。

发明背景

“湿法”生产磷酸包括用无机酸，例如硫酸酸浸磷酸盐矿石。在这种方法中磷酸盐矿石予先与稀磷酸混合生成浆液，浆液再送入反应器与硫酸接触，从反应器浆液中分别回收含25-33％P₂O₅的磷酸和硫酸钙沉淀。通常磷酸浓缩到大约54％P₂O₅，但常常希望浓缩到大于或小于54％。酸可在单级蒸发中浓缩，但出于节省热能和设备的原因通常采用2级或多级蒸发。

几乎所有的磷酸盐矿石都含有氟化合物，在酸浸过程以及在稀磷酸浓缩过程中，部分氟主要以氟化硅(SiF₄)和氟化氢(HF)的形式与水蒸汽一道挥发。这些氟化合物需要于以去除和回收。

其后，磷酸浓缩过程中产生的蒸汽用选定的洗涤液洗涤回收氟化合物，在洗涤阶段SiF₄和HF在洗涤液中反应生成化学计量的氟硅酸(H₂SiF₆)。下文中氟硅酸有时称为“FSA”。一般说来，洗涤液中每个摩尔SiF₄生成化学计量氟硅酸(H₂SiF₆)需要放出2摩尔HF。但是，在磷酸的多级蒸发中，其中酸在第1级中浓缩到P₂O₅含量约低于50％，第1级中每2摩尔HF往往能放出多于1摩尔的SiF₄，化学计量过量的SiF₄在下一洗涤器中水解并引起二氧化硅的沉淀，反应被认为按下式进行：

           但是，在第2级蒸发时，对应每个摩尔SiF₄放出多于2摩尔的HF，结果未遇到二氧化硅的沉淀。

1966.9.20发布的属W.R.Parish的美国专利NO.3,273713“从磷酸中去除氟化合物”描述了从磷酸中去除氟化合物的多级方法，该方法可避免在回收氟化合物的过程中产生二氧化硅沉淀。更准确而言，该专利公开了一种从磷酸溶液中去除氟化合物的方法，该方法用含有溶解的氟化氢的洗涤液洗涤从酸浓缩蒸发器流出的含氟蒸汽，该改进方法的特征在于，磷酸利用2个真空蒸发器进行2级浓缩，从每个浓缩级回收的蒸汽在分开的洗涤级中与洗涤液接触。利用洗涤液，即氟化氢水溶液或氟化氢和其它氟化合物，例如SiF₄的水溶液作洗涤液，回收的氟化合物产品为氟硅酸。

美国专利NO.3,273,713描述和提出权利要求的发明是基于将富集HF的第2级洗涤液送入第1级洗涤液(富集SiF₄的)的概念，从而使过量的SiF₄不产生二氧化硅沉淀。由于第2级的洗涤液较少富集硅，所以将第2级洗液引入第1级可能防止硅在第1级产生沉淀。因此，将第2级产品混入第1级产品，可在两级皆得到无沉淀的纯净产品。其中二氧化硅被氟化氢加溶的反应如下：

             

当富集HF的洗涤液从第2级返回第1级洗涤液(含过量的SiF₄)时，氟化氢与SiF₄根据下式反应生成氟硅酸：

             

美国专利NO.3,273,713还建议，外部来源的氟化氢水溶液可就地或与第2级洗涤液一道添加到第1级洗涤液中。美国专利NO.3,273,713发明之要点在于，氟化氢无论是外加的或是从第2级洗涤液来的，它必须加到用于第一级的洗涤液中，以防止二氧化硅沉淀。

美国专利NO.3,273,713所公开的系统的缺点在于，为有效地洗脱氟化合物需要求一些较大和较贵的洗涤塔。此外，这类洗涤塔要求在喷淋室上安装除雾器填料，以去除夹带颗粒，而除雾器的存在则要求降低通过洗涤器的蒸汽流速，后者反过来限止了系统的处理能力。

本发明之目标和概述