热法磷酸与湿法工业磷酸的技术经济分析

以工业级磷酸为目标产品,以黄磷和湿法磷酸加工为起点,以黄磷产业与湿法磷酸生产已有的上下游生产技术为基础,从循环经济的角度出发,系统开展了热法与湿法两条不同加工路线的技术经济分析;引入了原料和产品价格,把热湿两种工艺分别作为一个系统加以分析研究,将各系统生产的所有产品的利润用于冲抵工业磷酸成本来讨论比较其竞争力;重点开展了动力、硫磺价格对热湿两种加工路线所生产工业磷酸的成本分析比较;提出了发展循环经济的建议,指出了在实施黄磷生产尾气制碳一化工产品、渣热综合利用后,湿法磷酸净化制工业磷酸的成本高于热法磷酸。     

正辛醇+煤油混合溶剂萃取净化湿法磷酸工艺研究

选用新型高效萃取体系正辛醇+煤油混合溶剂,研究了正辛醇+煤油混合溶剂在萃取净化湿法磷酸过程中萃取温度和相比（萃取剂与磷酸的体积比）与磷酸萃取率和杂质分离系数之间的关系, 考察了硫酸和铁两种杂质对磷酸萃取率和分配比的影响。实验表明: 随着相比提高, 磷酸萃取率上升, 各杂质分离系数提高。提高萃取温度和增加铁含量会使磷酸萃取率和分配比呈减小趋势,硫酸的存在有利于磷酸萃取。通过对正辛醇+煤油体系萃取湿法磷酸系统性的基础工艺研究,以期为设计工业化应用路线提供理论和技术支持。     

碳酸钙脱除湿法磷酸中硫、氟、砷的研究

以碳酸钙作为沉淀剂,研究了搅拌强度、碳酸钙用量、反应时间、反应温度等因素,对湿法磷酸中P2O5收率及硫、氟、砷的脱除率的影响,并通过正交实验,得出了适宜的工艺条件,在适宜的工艺条件下可得到较纯净的湿法磷酸。     

温度和速率对磷酸区域熔融过程的影响

区域熔融法是一种有效的制取高纯物质的方法,可被应用于高纯磷酸制备过程中。为了获得最佳的磷酸净化效果,考察了区域熔融过程中冷凝、加热温度和熔区移动速率对于区熔过程的影响。结果表明:在冷凝温度为5℃,加热温度为65℃时,可以得到合适的熔区大小,且此时形成稳定熔区的时间为33 min。冷凝或加热温度过高,熔区明显变大,凝固界面不稳定;冷凝或加热温度过低,熔区变小甚至无法形成熔区,凝固界面晶体生长呈针状。在考察范围内,随着熔区移动速率的增加,Cr,Ca,Mg,Zn,Al和Fe 6种杂质在区域熔融后的脱除效果有不同程度的降低。当移动速率小于25 mm/h时,6种杂质均具有较好的脱除效果,但是实验需要较长的时间,不利于实际应用;当移动速率高于25 mm/h时,Cr,Ca,Zn脱除效果明显下降。移动速率为25 mm/h是最佳移动速率。     

甲醇沉淀法净化湿法磷酸制备工业级磷酸一铵

工业级磷酸一铵多采用热法磷酸为原料,成本较高且污染严重。研究了一种利用湿法磷酸制备工业级磷酸一铵的新方法,通过利用甲醇沉淀法净化杂质含量较高的低浓度湿法磷酸（五氧化二磷质量分数为17.44%）,并在溶剂存在的情况下制备工业级磷酸一铵。研究结果表明,经过本实验方法净化后的湿法磷酸在溶剂甲醇存在的情况下,所制备的磷酸一铵产品符合HG/T 4133—2010《工业磷酸二氢铵》的标准,并且磷的总回收率可达75%以上。     

预分散溶剂萃取用于浓缩湿法磷酸脱色

在采用溶剂萃取法净化磷酸的过程中，湿法磷酸中的有色杂质会与萃取剂作用，影响萃取过程，因此有必要在萃取前对其进行脱色处理，去除其中的有机杂质。提出用预分散溶剂萃取技术（PDSE）对湿法磷酸进行脱色净化。实验测定了用预分散萃取法脱色过程中温度、胶质液体泡沫（CLA）和浓磷酸体积比对萃取率的影响。同时，还测定了活性炭和过氧化氢在不同操作条件下的脱色率，并将其与预分散溶剂萃取法进行了比较，发现预分散溶剂萃取法的脱色效果更好，并且其生产操作可在常温下进行。     

Purification of wet process phosphoric acid by solvent extraction liquid-liquid equilibrium at 25 and 40°C of the system water-phosphoric acid-methylisobutylketone

Solubility and liquid-liquid phase equilibrium data are presented for the ternary system water-phosphoric acid-methyl isobutyl ketone at 25 and 40°C. Binodal curves, tie lines and distribution curves have been determined. Hand's method has been used to correlate tie lines and to calculate coordinates of plait points. The heterogeneous region at 40°C appeared to be slightly broader than that at 25°C, and the slopes of tie lines somewhat higher: the solubility of this system increases with decreasing temperature. The distribution curves indicated that methyl isobutyl ketone was an effective extractant for concentrated phosphoric acid solutions only.     

Improved process to prepare high-purity anhydrous potassium fluoride from wet process phosphoric acid

The production of potassium fluoride (KF) through recovering fluorine from wet process phosphoric acid (WPA) is very attractive as it not only makes a profitable use of the fluorine resource but also purifies WPA to some extent. The current route to prepare KF from WPA was assessed and significantly improved. Both the purity and yield of the KF product are increased with the upgraded process. Key improvements include (1) the recovery of the KF wrapped in the silicon dioxide filter cake with controlled amount of water and (2) the removal of unreacted KOH and meta aluminate impurities in the KF mother liquor with controlled amount of fluosilicic acid solution. The suitable dosage of the wash water and fluosilicic acid solution were recommended, which can be practically controlled by measuring the density and pH of KF mother liquor, respectively. Repeated experiments have verified that the improved process, compared to the current one, successfully increases the purity of KF product from 96 to 99% and the yield from 78 to 93%.     

湿法磷酸的净化技术

阐述湿法磷酸净化的基本原理和主要方法,介绍了国外已实现产业化的几种湿法磷酸净化工艺流程和云南三环化工有限公司进行湿法磷酸净化技术研究的基本情况。并提出了今后开展湿法磷酸净化技术产业化的建议。     

硝酸法磷酸脱氟工艺研究

针对以硝酸法湿法磷酸直接制备饲料级磷酸氢钙存在磷氟比（五氧化二磷与氟的质量比）较低的问题,采用化学沉淀法,以钙盐作为脱氟剂,通过间歇实验考察了反应时间、反应温度、反应pH、酸解液中五氧化二磷和氧化钙浓度等因素对酸解液中磷沉淀率和磷氟比的影响。结果表明,反应时间和反应温度的变化对溶液的磷沉淀率和磷氟比影响不大,而降低五氧化二磷和氧化钙的浓度能够有效地提高溶液的磷氟比、降低磷沉淀率。通过对比脱氟溶液制备饲料级磷酸氢钙的收益变化可得出较优操作条件：反应温度为40 ℃,反应时间为20 min,酸解液中五氧化二磷质量分数为7.6%、氧化钙质量分数为3.4%,钙盐中和溶液pH为2.4。在此条件下,脱氟溶液的磷氟比达到230以上、磷损失率小于30%,可为后续饲料级磷酸氢钙的制备提供合格的原料。     

三聚氰胺净化湿法磷酸第二阶段反应动力学

研究了三聚氰胺结晶法净化湿法磷酸生产磷酸钠盐的第二阶段反应过程动力学特征，测定了反应过程的动力学数据。在液固反应扩散传质控制条件下，确定了反应过程的动力学方程为１－３（１－ＸＢ）Ｂ２３＋２（１－ＸＢ）＋ｋ∫ｔ０ＣＡＬｄｔ。式中ｋ符合Ａｒｈｅ－ｎｉｕｓ关系：ｋ＝６．１０×１０－３ｅｘｐ［－５．５２９／（ＲＴ）］。对模型的检验结果表明所得动力学模型的置信度在９５％以上。     

湿法磷酸净化脱砷的研究现状

随着食品、医药及电子行业的不断发展,磷酸及磷酸盐的市场需求量不断增大,并且对磷酸的品质要求也越来越高,尤其是对湿法磷酸中砷杂质的要求,湿法磷酸中砷的含量将直接影响其在磷精细化工领域的应用,因此湿法磷酸中砷的高效、安全去除是亟待解决的一大难题。本文主要对湿法净化磷酸脱砷技术的研究情况进行综述,比较了几种湿法净化磷酸脱砷工艺的优缺点,介绍了较常见的化学沉淀法、结晶法,以及新兴的电沉积法、垂直区域熔融法和微反应器脱砷工艺的应用前景,并指出这些新兴的脱砷工艺将成为今后湿法磷酸的净化脱砷的发展方向,如能解决将这些脱砷工艺在实际中的问题,将会对磷酸工业的发展提供一个更有力的支持。     

甲基异丁基酮净化湿法磷酸的研究

湿法磷酸含有较多杂质,通过净化可拓宽其用途。以甲基异丁基酮为溶剂,采用溶剂萃取法净化湿法磷酸。研究了相比、萃取时间、搅拌转速、反萃剂加入量对五氧化二磷分配系数、氟离子和硫酸根选择性的影响。实验结果表明：相比对五氧化二磷分配系数影响明显,但对硫酸根的选择性影响不明显;萃取时间、搅拌转速对五氧化二磷分配系数影响并不明显;甲基异丁基酮对氟离子和硫酸根均有良好的选择性。相比（有机相与水相的体积比）为4∶1、萃取时间为10 min、搅拌转速为200 r/min、反萃剂加入量为萃取后萃取剂体积的15%,净化效果较佳。     

净化湿法磷酸产品中硫含量偏高的原因分析及对策

简单介绍了湿法磷酸净化工艺,分析了用湿法磷酸净化工艺制得工业级磷酸中硫含量偏高的原因:①原料磷酸质量不稳定;②原料酸中固含量偏高;③磷酸预处理反应时间不足;④磷酸预处理反应温度偏低;⑤板框压滤机操作不当;⑥萃取控制不当。为此特增设了60 m3的原酸储槽,严格控制原酸流量为1.0 m3/h,反应温度60~70℃,同时加强了板框压滤机的操作及清洗等措施,使预处理工序的脱硫率达到88%以上,满足了预处理工序的脱硫要求。     

熔融悬浮结晶法提纯湿法磷酸

使用熔融悬浮结晶法分离提纯湿法磷酸,研究了全回流稳态操作条件下重力洗涤塔内磷酸的纯化过程,考察了原料质量分数、洗涤塔中搅拌转速等操作条件对塔中产品纯度、杂质质量分数沿塔高分布的影响,并用发汗提纯模型进行了拟合。研究结果表明:采用的悬浮结晶装置对湿法磷酸有良好的分离提纯效果;结晶器进料质量分数、洗涤塔搅拌速率对熔融液中杂质质量分数沿塔高的分布有很大影响,进料质量分数增加,则产品纯度增加,适度的搅拌有助于保证洗涤塔的纯化效率,而过高的搅拌速率对分离提纯效果影响不大。在结晶器H3PO4进料质量分数为84%—86%、洗涤塔搅拌速率为10—20 r/min范围内,产品磷酸纯度可达到食品添加剂的标准,发汗提纯模型能很好地描述稳态操作时塔内的杂质质量分数分布规律,在半对数坐标中,杂质质量分数沿塔高呈线性分布。     

复合溶剂萃取净化湿法磷酸

通过实验确定了复合溶剂中溶剂A和溶剂B的配比,以及萃取、洗涤、反萃段的相比以及各段的理论级数。实验结果表明,采用该工艺可以得到优于工业湿法净化磷酸标准的产品。磷酸萃取率大于75%,净化磷酸收率大于70%。     

新型半水-二水法磷酸工艺的技术优势

介绍半水-二水法磷酸的工艺流程及与二水法、半水法的对比。重点围绕节能降耗,从原材料消耗、能耗、公用工程消耗和经济效益方面比较半水-二水法工艺与二水法的不同,同时介绍半水-二水法在产品品质方面的优势,包括对产品磷酸、副产品磷石膏和下游肥料质量影响。半水-二水法磷酸总能耗仅为二水法的48%,生产每吨P_2O_5成本节约151元(以w(P_2O_5)54%计),且产品品质更好。该工艺有良好的应用前景。     

结晶净化法提纯磷酸的研究

以工业磷酸为原料,分别采用悬浮结晶及倾斜塔结晶提纯磷酸,以铁、氟、硫酸根、氯、镁、钾为代表,考察悬浮结晶的杂质的脱除效果。实验结果表明,杂质含量随着悬浮结晶的重复次数增加降低,经过5次重复结晶后,磷酸中铁的质量分数由349.9 mg/kg降低到2.7 mg/kg,氟质量分数由55.9 mg/kg降低到0.6 mg/kg,硫酸根质量分数由1 047.4 mg/kg降低到0.5 mg/kg,钾质量分数由87.1 mg/kg降低到9.1 mg/kg,镁质量分数由153.9 mg/kg降低到7.8 mg/kg,氯质量分数由250.4 mg/kg降低到7.6 mg/kg;以铁为代表,考察倾斜塔结晶的杂质的脱除效果。结果表明,倾斜塔结晶提纯磷酸的效果相当于1.9次悬浮结晶。