热法酸生产工艺优化及应用研究前言磷酸是制取各种工业和农业用磷制品的基础原料，目前国内外磷酸的生产工 艺主要有“热法”和“湿法”两种二者相比较，湿法磷酸的工艺特点是产品成 本相对较低，但是质量较差，且对磷矿的品位和杂质含量都有较高的要求，目前 国际上制备工业磷酸主要采用湿法，我国湿法磷酸主要用于生产农业用化肥热 法磷酸的工艺特点是产品质量好，但价格较贵，而且属高能耗技术，电力能源在 热法磷酸总的制造链中权重达60%随着能源短缺日趋严重，电价节节攀升，热 法磷酸的价格也随之上涨，造成以其为原料的磷化工产品逐渐丧失市场竞争能 力在这种形势下，磷酸工业不断改进生产工艺，以期降低能耗和生产成本1热法磷酸概述11热法磷酸生产工艺的发展热法磷酸的开发始于1915年，美国农业局进行了电炉法制磷酸的中间试验, 在第一次世界大战期间，美国农业局与P. B. Davis公司合作在英国的泽西岛建设 了一个电炉法制磷酸的实验工厂，用以生产高纯度的磷酸，同时在美国Charlotte 附近建设了第一个电炉法制磷酸的生产工厂美国从1933年开始致力于热法生产 的研究，完成了从小试、中试到大型装置的试验与建设，并首先建设了全不锈钢 二步法生产装置，为热法磷酸大型化及黄磷燃烧热的回收利用奠定了基础。
我国 热法磷酸于1958年由上海化工研究院完成了以元素磷为起点采用酸冷流程和水 冷流程的中间试验；996年云南省化工研究院在国内建设了第一套全不锈钢二步 法生产装置经过多年研究、改进，国内热法磷酸生产工艺技术己经趋于成熟1.2热法磷酸生产工艺现状世界各国的热法磷酸生产工艺包括磷的氧化燃烧、磷酊水合、酸雾分离3个 部分而其具体的生产工艺有：燃烧水合一步法流程和燃烧一水合二步法流程 顾名思义，一步法流程的特点是磷的燃烧与五氧化二磷的水化在同一设备中进 行；二步法流程的特点是磷的燃烧与五氧化二磷的水化分别在燃烧塔与水化塔中分开进行［2］表1给出了2种不同工艺方法的比较如下:表1 2种热法磷酸生产工艺优缺点比较性能一步法二步法燃烧水合在同一设备中进行燃烧与水化分别在燃烧塔与 水化塔中进行除雾设备体积相对较大效率高，设备体枳小热能回收无法对燃烧热进行回收可以回收黄磷燃烧热流程相对简单相对复杂品质杂质含量多，浓度小杂质少，可以生产电子级磷酸 和不同级别的多聚磷酸在一步法的反应过程中，产生的热量用循环酸移走（另约有20%的热量被排 出的气体带走），其生产过程中每燃烧It磷需用400〜500 t的循环酸，因此正常操 作工况的实现，有赖于酸泵、酸冷却器、酸管系统操作的可靠性。
在二步法中， 反应过程的热量主要靠水的蒸发除去（部分热量随排出的气体带走），不需设置庞 大的酸冷却设施，但对设备的结构和材质要求严格随着酸冷却装置材质的改进 和制造加工技术的进步，可通过选用性能良好的热稳定钢及采用喷涂技术，解决 高温下磷火焰的腐蚀问题加之燃烧水合二步法在高温尾气的冷却过程中有利于 热能的回收利用，二步法磷酸生产的应用前景更好1.2热法带有热能回收装置的热法磷酸生产工艺通常采用两步法，即磷的燃烧和 P205的水合分别在两个设备内进行其中，P205水合设备与传统的水化塔相似; 燃磷设备内设置换热管，以回收磷的燃烧热并副产蒸汽燃磷设备的技术关键在 于如何既防止换热管被高温P205气体腐蚀，乂能提供良好的传热条件各国专 利技术都是通过控制工艺条件，使换热管表面形成一层特殊的磷化物来加以保 护原德国赫司特集团对其一步法7万t/a H3P04装置进行了改造，即在原燃烧 水化塔前面增设一个塔，专供燃磷使用，原有的燃烧水化塔则改为单纯的水化塔, 两塔的顶部以管道相连接，把燃磷塔产生的含磷气体导入水化塔进行水化磷燃 烧塔内钢管表面没有任何防腐衬里，而是通过控制工艺条件，来防止钢管被腐蚀。
用热水将标准罐装黄磷熔融，流入净化系统净化黄磷的熔融用水隔绝空气 液体黄磷利用压力差定量流入蒸禅塔，然后再进入燃烧器与大量己净化的空气接 触，发生燃烧反应，生成五氧化二磷气体，并放出热量，五氧化二磷气体进入沉 降塔，沉降塔内温度升高，再加上空气的过量进入，保证了黄磷完全转化为五氧 化二磷五氧化二磷气体从沉降塔顶流出并进入分离器经过分离器再进入到化 酸釜，己净化的工艺水由化酸釜顶喷入，五氧化二磷与水转为稀磷酸，再经过较 长时间的化酸过程，五氧化二磷与水全部转成磷酸再经过提纯过程，把磷酸中 的杂质及阴阳离子除掉，得到食品级磷酸本工艺流程采用了国内先进的工艺技术，很好地解决了生产中产生的大量热 能的利用问题，大大提高了热效率利用黄磷燃烧的热量产生蒸汽供热，不用锅 炉设备，大大降低了能耗和投资，节约了生产成本利用先进的黄磷雾化技术， 减少了空压机等动力设备，大大降低了动力消耗采用先进的多级喷射除雾技术 和罗茨风机转鼓水膜吸收技术，大大提高了吸收率，减少了水蒸汽排放量和尾气 排放中P2O5含量从整个工艺设计上做到了流程紧凑，热效率高，动力消耗小, 产率高，投资少、工艺操作简单、产品质量好、污染小及设备占地面积小等特点, 是目前国内最为先进的工艺流程之一。
7. 2工艺流程图本项目生产工艺是以黄磷、水、空气为原料，经过净化黄磷、空氧化燃烧， 与经过净化的水水合吸收而制得磷酸，再经过提纯，而后得到食品级磷酸食品级磷酸生产工艺流程图。