[发明专利]一种萃取净化湿法磷酸生产工业级磷酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及磷酸，具体来说，涉及溶剂萃取净化湿法磷酸生产工业级磷酸的方法。

背景技术

众所周知，国内外大多采用黄磷作为原料制备工业级磷酸。但由于热法磷酸生产不仅成本高，而且耗能多。在当前世界各国节约能源、减少碳排放量的要求下，净化湿法磷酸替代热法磷酸是大势和潮流。

湿法磷酸的净化方法主要有化学沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法和结晶法。在以上方法中，溶剂萃取法由于产能大，操作性强在欧美各国进行了广泛的研究和采用，国内研究和发展较慢，目前国内只有少数厂家通过引进国外技术建成了工业化装置，国内研究技术装置化应用报道较少。

国内相关文献曾介绍法国罗纳-普朗克公司所采用的生产工业级磷酸和食品级磷酸的溶剂萃取法Central Liqueur流程，该法以含40％～50％P₂O₅的湿法磷酸为原料，通过澄清、脱色、萃取、洗涤、反萃、反萃后的酯相再用盐水反萃、净化酸脱砷、二效蒸发浓缩、脱氟，采用的萃取剂是磷酸三丁酯，洗涤工序加入适量苛性钠脱硫，反萃后对精制酸进行脱砷脱氟处理。其不足之处在于：(1)通过添加硫酸提高萃取率，但在洗涤时须使用大量苛性钠；(2)萃余酸中的磷和硫没有充分利用，被弃去或中和后堆置，不利于降低成本和环保。

中国专利数据库中，与湿法磷酸相关的专利数以十计，涉及生产工业级磷酸的有：03117850.2号《用湿法磷酸制备工业级磷酸和食品级磷酸的方法》、200410081600号《一种净化湿法磷酸的生产工艺及其设备》、200710092904号《用湿法磷酸制备工业级磷酸、食品级磷酸和工业磷酸一铵的方法》等。这些专利技术有其特点，但萃取过程中磷的收率、工业级和食品级产品的得率一般只有50％左右，净化产品收率及生产成本并不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种萃取净化湿法磷酸生产工业级磷酸的方法，以提高过程中的萃取率和工业级产品的收率，实现磷资源的高效利用、低成本和高附加值。

发明人在原有湿法磷酸制备工业级磷酸的技术基础上采用以下措施：

(1)在磷酸的预处理阶段只进行脱色处理和分离，采用先用活性炭脱色、后用双氧水脱色的两级脱色方法；

(2)萃取、洗涤、反萃主体设备均采用由驱动机构、澄清分离段、塔身及转动旋转轴组成的转盘塔；对转盘塔增加保温装置，上下段设有充分的澄清分离段；

(3)在萃取塔中部或中下部采用切线加入硫酸；

(4)采用自动温控系统对板式换热器进行了纯水升温和再生溶剂的降温处理。

发明人提供的方法是：

第一步，脱色，用活性炭和双氧水对磷酸进行两步联合脱色

先在原料磷酸中加入活性炭，搅拌下反应；之后采用压滤机进行分离，接着在磷酸溶液中加入双氧水；活性炭废渣经充分洗涤分离，装袋外销作为耐火材料的生产原料或返回活性炭生产厂进行再生后重复使用；

第二步，萃取，用萃取剂萃取磷酸

使用的萃取设备为转盘塔，脱色磷酸通过转盘塔上部重相进口进入，萃取剂通过转盘塔下部轻相进料口进入，逆流萃取，在转盘塔中部加入无机酸；经萃取后重相由塔体下部出液口连续排出，进入生产肥料级产品系统；萃取后的有机相为连续相，从转盘塔顶部排出进入洗涤塔；

第三步，洗涤，用洗涤液洗涤有机相

使用的洗涤设备也为转盘塔，萃取后的有机相从转盘塔下部进入，洗涤液从转盘塔上部进口进入，两相逆流洗涤；经洗涤后的有机相从转盘塔顶部排出进入反萃塔，洗涤酸进入脱色磷酸中再次用于萃取磷酸；

第四步，反萃，用纯水将有机相中的磷酸萃取出来

使用的反萃设备也为转盘塔，洗涤后的有机相从转盘塔下部轻相进料口进入，纯水从转盘塔上部加料口进入，两相逆流萃取；反萃所得磷酸除一部分用作洗涤液外，其余磷酸进入下一工序进行脱硫或直接使用；

第五步，脱硫，用脱硫剂脱出磷酸中的硫酸根

反萃所得磷酸进入脱硫设备，用脱硫剂与其反应，使硫酸根沉淀出来，磷酸从脱硫设备自动溢流至中间槽后，用泵送入压滤机进行分离，分离出的渣为硫酸盐沉淀，滤液即为磷酸，通过清液泵送入浓缩系统；

第六步，浓缩脱氟，用真空浓缩提高磷酸浓度并除氟

浓缩所使用的设备为列管式蒸发器，脱硫后的磷酸在真空和加热条件下被浓缩，加入脱氟剂降低磷酸中的氟含量，从而制得工业级磷酸。