半水法濕法磷酸系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及一種半水法濕法磷酸系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 濕法磷酸是磷化工主要的化工原料，用于生產磷復肥產品，也可以用于生產各種 磷酸鹽產品、食品級磷酸，電子級磷酸。用硫酸分解磷礦是濕法磷酸的基本方法。
[0003] 磷礦中主要化學成分是Ca5F(P04)3,當它與硫酸反應時候，生成磷酸和難溶性硫酸 鈣結晶。其化學反應式如下：
[0004] Ca5F(P〇4)3+5H2S〇4+mH2〇 = 3H3P〇4+5CaS04 · m/5H2〇|+HFT
[0005] 硫酸鈣可以以三種不同的結晶形態(tài)沉淀出來，分別為二水硫酸鈣(CaS〇4 · 2H20)， 半水硫酸鈣(CaS〇4 · 1/2H20)和無水硫酸鈣(CaS〇4)。通過控制工藝反應條件，結晶生成半水 硫酸鈣，稱之為半水法工藝。
[0006] 半水法濕法磷酸工藝相對比二水法濕法磷酸工藝具有磷酸產品濃度高(P20 5濃度 可到45%)、磷酸質量好(雜質、硫酸根及固含量低）、能耗低等特點；對比半水-二水法濕法 磷酸工藝，具有工藝流程短、投資低、操作容易等特點，半水法濕法磷酸工藝還是有相應的 市場。目前，國內雖然已經建有多套半水法濕法磷酸裝置，但大多存在以下問題：
[0007] 1.設備復雜、占地面積大、裝置規(guī)模?。?0萬噸/年），反應收率低，總收率只有94% 左右；
[0008] 2.溶解槽和結晶槽為圓形槽體結構，多個串聯，占地面積大，圓形槽在攪拌時存在 大量旋流，影響磷礦和硫酸擴散速度和均勻混合，磷礦包裹和硫酸濃度局部過高而產生鈍 化現象嚴重，磷礦反應收率低，物耗高；
[0009] 3.結晶槽內反應熱和硫酸稀釋熱通過高位閃冷器移出，進出高位閃冷器料漿的溫 差一般在10-15Γ，溫差變化大，料漿里的半水磷石膏易分散成碎晶，難過濾，洗滌率低，P 205 損失大，磷石膏質量差;另外，磷酸含有大量的小結晶時，在磷酸輸送和貯存時，小結晶體會 附著在管道和設備上長大結垢，堵塞管道和設備，管道和設備停車清理頻繁，裝置開車率 低。
[0010] 4.半水過濾機的濾液為汽液混合分離，汽液混合分離設計在過濾機的下液管中進 行，下液管中留有較長的分離空間，下液管高度要求l〇m以上，相應的投資增加。
[0011] 5.下錯氣盤無吸干區(qū)，半水過濾機中大量的濾布洗水無法穿透濾布和濾盤，滯留 在濾布上，進入半水過濾機的初濾區(qū)和過濾區(qū)，造成初濾區(qū)和一濾區(qū)的磷酸濃度下降過大， 達到1 %，磷酸濃度每下降1 %，則需要多消耗0.4t蒸汽/t P205。

【發(fā)明內容】

[0012] 本實用新型的目的是為了解決上述技術問題，提供一種設備簡單、占地面積小、反 應收率高、能耗低、投資低、使用壽命長、開車率高的大型半水法濕法磷酸系統(tǒng)。
[0013] 本實用新型系統(tǒng)包括半水反應系統(tǒng)和過濾系統(tǒng)，所述半水反應系統(tǒng)包括依次連接 的多個溶解槽和多個結晶槽，其中，多個結晶槽中的最后一個結晶槽內設有料漿循環(huán)栗和 低位閃冷循環(huán)栗，所述料漿循環(huán)栗與多個溶解槽中的第一個溶解槽連接，所述低位閃冷循 環(huán)栗經低位閃冷器與多個結晶槽中的第一個結晶槽連接，所述最后一個結晶槽還通過濾給 料栗與過濾系統(tǒng)連接。
[0014] 所述溶解槽與結晶槽均為方形槽體結構，多個溶解槽和多個結晶槽緊密排列后形 成一個大的多區(qū)方形反應槽;所述低位閃冷循環(huán)料漿栗和料漿循環(huán)栗均采用立式栗。
[0015] 所述過濾系統(tǒng)包括依次連接的轉臺式過濾機和帶有蒸汽加熱系統(tǒng)的下錯氣盤，所 述轉臺式過濾機具有進料區(qū)、過濾區(qū)、二洗區(qū)、一洗區(qū)、卸渣區(qū)、布上水收集區(qū)、濾布洗滌區(qū) 和洗水分離區(qū)，所述下錯氣盤具有初濾區(qū)、一濾區(qū)、二濾區(qū)、三濾區(qū)、布下水收集區(qū)和吸干 區(qū)，其中，所述下錯氣盤的初濾區(qū)、一濾區(qū)、二濾區(qū)和三濾區(qū)頂部的氣體出口經真空汽液分 離器連接，所述下錯氣盤的吸干區(qū)的氣體出口經吸干氣液分離器與抽吸風機連接。
[0016] 所述真空汽液分離器、吸干汽液分離器和轉臺式過濾機的布上水收集區(qū)的洗水出 口均與沖洗石膏水槽的液體進口連接，所述沖洗石膏水槽的液體出口經栗與轉臺式過濾機 的二洗區(qū)連接。
[0017] 所述下錯氣盤的初濾區(qū)和二濾區(qū)的液體出口經栗與所述半水反應系統(tǒng)的溶解槽 和結晶槽連接，所述下錯氣盤的三濾區(qū)和布下水收集區(qū)的液體出口均與濾布洗水槽連接， 所述濾布洗水槽液體出口經栗與轉臺式過濾機濾布洗滌區(qū)的噴頭連接。
[0018] 所述半水反應工序中，磷礦粉先在串聯的多個溶解槽中進行反應，生成細小半水 磷石膏和磷酸料漿，半水磷石膏和磷酸料漿再溢流進入串聯的多個結晶槽進一步結晶，形 成粗大半水磷石膏晶體，最后一個結晶槽內上部的部分料漿經低位閃冷循環(huán)栗送入低位閃 冷器降溫后回送第一個結晶槽，控制低位閃冷器中進出口料漿的溫差為3_5°C，低位閃冷器 的壓力為18-22kPa(A)，其余部分料漿作為返漿經料漿循環(huán)栗回送第一個溶解槽;所述最后 一個結晶槽內底部的料漿經過濾給料栗送入過濾工序。
[0019] 所述溶解槽與結晶槽均為方形槽體結構，多個溶解槽和多個結晶槽緊密排列后形 成一個大的多區(qū)方形反應槽;所述低位閃冷循環(huán)料漿栗和料漿循環(huán)栗均采用立式栗。
[0020] 通過磷礦和少量硫酸的加入，控制多個溶解槽中的硫酸根含量低于CaO含量以促 進半水反應的進行，形成穩(wěn)定的半水硫酸鈣(CaS0 4 · 1/2H20);通過大量硫酸的加入，控制多 個結晶槽中硫酸根離子含量高于CaO含量以促進半水硫酸鈣(CaS0 4 · 1/2H20)形成粗大方形 晶體。
[0021] 控制送入過濾工序的料漿中固含量在33-35%，液相酸P2〇5濃度在43~45wt% P2〇5，溶解槽溫度控制在90-95 °C，結晶槽溫度控制在95-100 °C。
[0022] 所述過濾工序中，來自過濾給料栗的料漿先送入轉臺式過濾機進行洗滌過濾，濾 餅洗水同時送入轉臺式過濾機的一洗區(qū)對濾餅逆流洗滌;轉臺式過濾機具有進料區(qū)、過濾 區(qū)、二洗區(qū)、一洗區(qū)、卸渣區(qū)、布上水收集區(qū)、濾布洗滌區(qū)和洗水分離區(qū)，轉臺式過濾機的濾 液送入帶有蒸汽加熱系統(tǒng)的下錯氣盤，所述下錯氣盤具有初濾區(qū)，一濾區(qū)、二濾區(qū)、三濾區(qū)、 布下水收集區(qū)和吸干區(qū)，所述下錯氣盤初濾區(qū)、一濾區(qū)、二濾區(qū)和三濾區(qū)頂部的氣體送入真 空汽液分離器進行氣液分離;所述下錯氣盤的吸干區(qū)頂部氣體經吸干汽液分離器分離后由 抽吸風機抽出，所述下錯氣盤一濾區(qū)的濾液經栗送出界區(qū)為磷酸產品，所述轉臺式過濾機 的卸渣區(qū)排出的磷石膏去石膏堆場。
[0023] 所述真空汽液分離器的液體、吸干汽液分離器的液體和轉臺式過濾機的布上水收 集區(qū)的洗水送入沖洗石膏水槽收集后再經栗送入轉臺式過濾機的二洗區(qū)作為沖洗液。
[0024] 所述下錯氣盤的初濾區(qū)和二濾區(qū)的濾液作為返酸經栗回送半水反應工序的溶解 槽和結晶槽連接，所述下錯氣盤三濾區(qū)的濾液和布下水收集區(qū)的洗水經濾布洗水槽收集后 再送入轉臺式過濾機的濾布洗滌區(qū)的噴頭噴出作為沖洗液。
[0025] 有益效果：
[0026] (1)采用低位閃冷器替代高位閃冷器移出反應熱和硫酸稀釋熱，縮短管線，降低壓 頭，可以采用大流量、低壓頭和低溫差的立式栗;大流量、低溫差(進出低位閃冷器料漿的溫 差控制3-5 °C)的閃冷循環(huán)料漿，使多個結晶內槽硫酸根濃度差小，溫度梯度低，半水磷石膏 為粗大方形結晶，易于過濾和洗滌，P2〇 5洗滌率達97.2%。
[0027] (2)將所述溶解槽與結晶槽均為方形槽體結構，多個溶解槽和多個結晶槽緊密排 列后形成一個大的多區(qū)方形反應槽，此結構益處有三:一是各溶解槽之間和各結晶槽之間 底部連通，消除反應死區(qū)，反應料漿在液位差作用下流動;二是攪動時，方形的槽體結構破 環(huán)了攪拌產生的旋流，磷礦和硫酸擴散快，混合均勻，磷礦包裹和鈍化少，磷礦的反應收率 高達99.4%;三是實驗證明在保證同樣的反應收率下，方形槽體結構中攪拌器功率為 0.5Kw/m3，圓型槽體結構中攪拌器功率為0.75Kw/m3，采用本實用新型方形槽體結構電耗省 50% ；
[0028] (3)過濾工序中，轉臺式過濾機氣液分離在下錯氣盤中進行，不凝氣從下錯氣盤頂 部引出，液體從下錯氣盤底部經下液管流出，這樣，下液管短，安裝高度低，過濾框架費用 低；另外錯氣盤自帶蒸汽加熱系統(tǒng)，濾液不易在下錯氣盤中結垢，清理的頻次少，過濾機運 行時間長。
[0029] (4)所述下錯氣盤的吸干區(qū)連接抽吸風機，轉臺式過濾機的洗水分離區(qū)中大部份 的洗水在抽力的推動下，穿透濾盤進入洗沖石膏水槽，而不進入其它過濾區(qū)，初濾區(qū)的濾酸 濃度僅下降0.3%，一濾區(qū)的產品磷酸濃度僅下降0.1%，提高了產品濃度，降低能耗。
[0030] (5)本實用新型工藝簡單、可靠，與現有運行的工藝相比，裝置投資可降低10%，能 耗可降低30 %，對環(huán)境友好、磷礦的產品收率可達96 %以上，本實用新型系統(tǒng)結構簡單、可 靠性好、易于安裝、檢修和維護，年產規(guī)?？蛇_40萬噸以上。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本實用新型中半水反應系統(tǒng)圖；
[0032] 圖2為半水反應工序中溶解槽和結晶槽中料漿循環(huán)的局部結構示意圖。
[0033]圖3為本實用新型中過濾系統(tǒng)圖。
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