[发明专利]一种工业级磷酸深度脱氟制备食品级磷酸的方法

说明书

本发明公开了一种工业级磷酸深度脱氟制备食品级磷酸的方法，所述方法在真空脱氟过程中补加氯离子，提高氟的逸出效果；真空脱氟后的磷酸通过氧化法脱氯，最终得到食品级磷酸。逸出的氟通过冷凝回收后，加入氯化钠生成氟硅酸钠沉淀，使氟以沉淀形式排出系统；氯化氢通过冷凝、蒸发循环到真空脱氟工段使用。本发明所述方法具有脱氟效果好、工艺流程短、操作简单、能耗低、设备投资少、生产成本低等优点；以工业级合格品为原料即可制备得到食品级磷酸，产品中氟含量≤8ppm，氯含量≤2ppm。

技术领域

本发明属于磷化工领域，具体涉及一种工业级磷酸深度脱氟制备食品级磷酸的方法、由此制备得到的食品级磷酸及其应用。

背景技术

湿法磷酸由于杂质含量较高，通常只能用于低端的肥料行业。为了生产食品级磷酸、精细磷酸盐和磷酸铁锂等高附加值产品，通常采用溶剂萃取法去除湿法磷酸中的阳离子杂质和少量阴离子杂质，再配合化学沉淀、浓缩蒸发或汽提等方法将阴离子杂质进一步脱除。

氟是湿法磷酸中的主要阴离子杂质，也是决定磷酸产品应用等级的关键控制指标，如在工业级优等品磷酸(HG/T4069-2008)要求氟含量低于200ppm，而食品级磷酸(GB1886.304-2020)则要求低于10ppm。氟可以通过加入钠盐或钾盐生成氟硅酸钠或氟硅酸钾沉淀部分去除，但受酸中溶度积的限制，即使加入过量的钠盐和钾盐也不能保证氟去除彻底，同时还会引入钠钾等阳离子杂质，影响后续磷酸净化过程。氟杂质也可以通过浓缩的方式脱除，工业级磷酸成品的浓度为85％左右，且继续浓缩磷酸可能发生缩合，同时能耗也将急剧增加，所以浓缩磷酸的浓度一般在85％左右。在此浓度下，氟杂质基本可以脱除至200ppm，勉强达到工业级优等品磷酸的标准，但远不及食品级标准。若要进一步提高磷酸品质，满足电池级或食品级磷酸要求，则需要通过深度脱氟。目前，汽提法是较为有效的深度脱氟方法，汽提法分为空气汽提和蒸汽汽提。现有技术(如CN107459023A、CN110817820A、CN110467167A、CN104176719A、文献1：“浓缩湿法磷酸空气气提脱氟的研究”，蒲江涛等，《磷肥与复肥》，第28卷第4期，2013年7月31日公开)报道了空气汽提的方法，该法直接对湿法磷酸脱氟后，用于生产饲料级磷酸氢钙，其脱氟程度远达不到工业级和食品级标准。蒸汽汽提是最有效的深度脱氟方法，CN112174104A报道了采用蒸汽汽提法对湿法磷酸脱氟，并用于生产饲料级磷酸氢钙，不具有可比性；此外，现有技术(文献2：“湿法磷酸净化中的深度脱氟技术”，田文航等，《磷肥与复肥》，第31卷第3期，2016年3月31日公开；文献3：“真空汽提法脱氟净化湿法磷酸的研究”，黄平等，《磷肥与复肥》，第24卷第3期，2009年5月31日公开)报道了蒸汽汽提法脱氟，可将85％磷酸中氟脱除至10ppm以下。上述蒸汽汽提法虽然能达到食品级标准，但存在以下问题：1、能耗高：汽提操作需使用过热蒸汽，蒸汽温度高达160℃以上，压力在0.6MPa以上，且蒸汽消耗量大，蒸汽和磷酸的质量比高达0.4；2、氟和蒸汽的再利用困难：脱除的氟进入过热蒸汽中，导致氟无法回收利用，同时过热蒸汽也被污染，难以循环使用；3、设备投资大：蒸汽汽提温度高达160℃，且处于85％磷酸的高酸性环境，对设备材质要求高，须采用全石墨材质，价格昂贵；同时蒸汽汽提的整体效率低，蒸汽用量大，造成设备体积庞大，最终导致设备投资过大。

由此，迫切需要开发一种脱氟效果好、能耗低、设备投资少、物料可回收利用的工业级磷酸深度脱氟方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工业级磷酸深度脱氟制备食品级磷酸的方法，其原理在于真空脱氟过程中补加氯离子，提高氟的逸出效果；真空脱氟后的磷酸通过氧化法脱氯，最终得到食品级磷酸。逸出的氟通过冷凝回收后，加入氯化钠生成氟硅酸钠沉淀，使氟以沉淀形式排出系统；氯化氢通过冷凝、蒸发循环到真空脱氟工段使用。

本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：

本发明第一方面在于提供一种工业级磷酸深度脱氟制备食品级磷酸的方法，所述方法包括以下步骤：