磷酸生产工艺讲义
磷酸生产工艺
一、 概 论
相关概念
“磷矿石”：磷矿石是生产磷酸的主要原料之一，它的
主要成分是氟磷酸钙，其化学式通常写为Ca5F(PO4)3,。磷 矿的品位我国习惯以P2O5的百分含量计。磷矿石中含有多 种有害杂质，影响了磷酸正常生产，其中影响较大的通常 是铁、铝、镁三种，其次是碳酸盐、有机物等。
工艺指标：反应温度 77-90℃ 萃取率 ≥96﹪
液相SO3浓度 0.030-0.035g∕ml
洗涤率 ≥98﹪ 液固比 2.0-3.5:1
滤液比重 1.240-1.270g／ml
3.过滤岗位：反应成熟的料浆由泵送至翻盘式过滤 机的料浆分布器内，料浆自流进入过滤机的过滤 区，滤液经气液分离器分离，液相进入成品槽内， 滤饼经过三次洗涤后，由反吹真空泵将其吹入干 斗内，由皮带输入渣浆罐中，经大量回水稀释后 输往白马渣场.
2. 湿法磷酸生产的理论基础
硫酸分解磷矿生成磷酸溶液和难溶性 的硫酸钙结晶，总反应化学方程式为：
Ca5F(PO4)3+5H2SO4+5nH2O=3H3PO4+5CaSO4.nH2O↓+HF
实际上，反应是分两步进行的。
第一步，磷矿和生产系统返回的返酸 （稀磷酸）进行预分解反应，防止了磷矿 与浓硫酸直接反应，避免包裹现象的发生：
（3）废气的处理：磷酸生产的废气主要来自 过滤机、熟化槽、贮槽和各处密封槽逸出 的气体和磷酸反应槽在反应以及冷却过程 中产生的气体。废气中的污染物都是SiF4和 HF，通常都用水洗涤，生成的稀氟硅酸溶 液作为污水，送去处理后外排或循环使 用。 我国大多数湿法磷酸装置都是沿用鼓 风冷却方法，将空气吹向磷酸反应槽液面 使磷酸料浆冷却，废气排出量约为12000～ 14000m3/t（P2O5计），我国湿法磷酸装置， 其反应槽的磷酸料浆都采用了低位闪蒸真 空冷却工艺，使反应槽的废气量大为减少。
食品级磷酸生产工艺
食品级磷酸生产工艺
食品级磷酸是一种常见的食品添加剂，广泛应用于食品加工过程中。
其生产工艺中包括磷矿石的提取、磷酸的制备和精制等步骤。
首先，生产食品级磷酸的第一步是磷矿石的提取。
磷矿石主要来源于磷矿，包括磷酸盐矿石和磷酸铝矿石等。
磷矿石经过破碎、磨矿等处理后，获得提取磷酸的原料。
其次，提取磷酸是生产食品级磷酸的重要步骤。
通常采用湿法提取的方式，包括硫酸法和酸法两种主要方法。
其中，硫酸法是目前广泛应用的一种方法。
硫酸法提取磷酸的工艺过程如下：
1. 将磷矿石破碎成适当的粒度，并与稀硫酸混合，在反应釜中加热并搅拌。
2. 反应产生的气体及时排出，以保证反应的正常进行。
3. 经过一定时间的反应后，反应液中的磷酸盐转化成了磷酸溶液。
然后，通过过滤、蒸发、冷却和结晶等步骤，将磷酸从反应液中分离出来。
4. 分离出的磷酸通过洗涤、滤干、干燥等工艺，最终得到食品级磷酸。
最后，经过精制的磷酸可以用于食品添加剂的制备。
磷酸的精制主要包括脱色和纯化等步骤。
脱色是为了去除磷酸中的杂质，使其达到食品级要求。
纯化则是为了进一步提高磷酸的纯度，以符合食品工业的要求。
总结起来，食品级磷酸的生产工艺主要包括磷矿石的提取、磷酸的制备和精制等步骤。
通过湿法提取的方式，采用硫酸法提取磷酸，最终经过脱色和纯化等工艺，得到符合食品级要求的磷酸\。
磷酸生产工艺教学萃取工序
04
磷酸生产中萃取工序的 优化与改进
萃取效率的提高
选用高选择性的萃取剂
01
通过实验筛选，选择对磷酸具有高选择性的萃取剂，提高磷酸
在萃取过程中的分配系数，从而提高萃取效率。
优化萃取工艺条件
02
通过调整萃取温度、压力、混合强度等工艺参数，改善磷酸与
萃取剂之间的相溶性，从而提高萃取效率。
强化传质过程
03
05
磷酸生产中萃取工序的 常见问题与解决方案
萃取效率低
总结词
萃取效率低是磷酸生产中常见的问题，会导致磷酸纯度下降 和生产效率降低。
详细描述
萃取效率低的原因可能包括萃取剂选择不当、萃取温度和压 力控制不当、设备老化或堵塞等。为了解决这个问题，可以 优化萃取剂的选择和配比，控制好萃取温度和压力，定期检 查和清洗设备，以及更换老化的设备。
关键环节
萃取工序是磷酸生产流程中的核 心环节，其效果直接影响到最终 产品的质量和产量。
高效分离
通过萃取工序，能够高效地将磷 酸与其他杂质分离，提高产品的 纯度和收率。
降低能耗
优化萃取工序的操作条件，有助 于降低能耗和生产成本，提高整 体经济效益。
萃取工序对产品质量的影响
01
02
03
纯度提升
通过有效的萃取操作，能 够显著提高磷酸产品的纯 度，满足不同应用领域的 需求。
磷酸生产工艺教学萃 取工序
目录
• 磷酸生产工艺简介 • 萃取工序在磷酸生产中的重要性 • 磷酸生产中的萃取工序流程 • 磷酸生产中萃取工序的优化与改进 • 磷酸生产中萃取工序的常见问题与解决方
案
01
磷酸生产工艺简介
磷酸的定义与性质
01
磷酸是一种常见的无机酸，化学式为H3PO4，常温 下为无色透明液体，有腐蚀性。
磷酸生产工艺讲义
磷酸⽣产⼯艺讲义磷酸⽣产⼯艺讲义⼀、磷酸的⽣产⽅法磷酸是⼀种三元酸，属中强酸，其⼯业⽣产⽅法可分为两⼤类，⼀类是热法⽣产，系由元素磷氧化制取，酸质较好，多⽤于制造磷酸盐产品或⾷品级磷酸盐；另⼀类是湿法⽣产，是⽤酸分解磷矿制成磷酸，酸质较差，通常⽤以⽣产肥料，或经净化后制造磷酸盐。
⼆、湿法磷酸发展史湿法磷酸批量⽣产⽤于肥料及其他⼯业，迄今已有⼀百多年历史。
1870~1872年间在德国⾸次开始⽣产，为间歇⽣产。
连续式湿法磷酸始于1925年的道尔流程，1932年道尔公司在特富尔建成磷酸⼯⼚，在技术上做了两项改⾰，强化了磷酸⽣产，制得32%P2O5的浓磷酸，为以后半个多世纪⼆⽔物流程的发展奠定了基础。
40年代，特别是⼆战以后，世界湿法磷酸的⽣产技术取得了明显进展，（1）新的⽣产流程不断涌现，逐步取代了30年代的道尔流程。
（2）⽣产设备不断更新、强化。
（3）60年代，单系列⽣产能⼒不断扩⼤，出现⽇产1000吨P2O5的⽣产装置。
（4）出现⼤量再结晶流程。
我国湿法磷酸的科研⼯作始于1953年，⾸先研究了⼆⽔物⼯艺，于1963年完成中间试验，并在南京建成年产1.5万吨磷酸的试验⼯⼚。
其它流程研究于1975年完成中间试验。
三、湿法磷酸⽣产流程分类按操作⽅式不同分为：间歇操作流程；连续操作流程。
按反应槽型及数量不同分为：多槽流程；单槽流程；同⼼圆单槽流程；多室单槽流程。
按反应槽料浆冷却⽅法不同分为：真空冷却流程；⿎风冷却流程。
按硫酸钙⽔合结晶的不同分为：⼆⽔物流程；半⽔物流程；⽆⽔物流程；⼆⽔—半⽔再结晶流程；半⽔—⼆⽔再结晶流程。
四、磷矿的分解过程1、磷矿与硫酸反应( ⼆⽔物法)⽣成磷酸的反应式：主反应：CaF(PO4)3+5H2SO4+2H2O=3H3PO4+HF+5CaSO4·2 H2O副反应：6HF+SiO2=H2SiF6+2H2OH2SiF6=SiF4+2HFCaCO3+ H2SO4+H2O = CaSO4·2 H2O+CO2MgCO3+ H2SO4 = MgSO4 +H2O +CO2Fe2O3+2H3PO4=2FePO4+3H2OAl2O3+2H3PO4=2AlPO4+3H2O2、过程的热化学磷矿与硫酸反应要放出⼤量的热，在⽣产时需要将其移出。
磷酸 生产工艺
磷酸生产工艺
磷酸是一种重要的化工产品，被广泛应用于肥料、食品添加剂、清洗剂等方面。
磷酸生产工艺通常有湿法法和燃烧法两种。
湿法法是目前主要的磷酸生产工艺，其工艺流程如下：
1. 磷矿石的提取：首先从矿山中采取适量的含磷石英矿石，矿石通常经过粉碎、烘干等处理。
2. 矿石的酸洗：将粉碎的矿石放入酸洗槽中进行酸洗处理，常用的酸洗剂有硫酸、氯化氢等，将矿石中的杂质如泥土、氟化物等溶解掉，使矿石纯化。
3. 溶液的净化：经过酸洗的矿石溶液中仍含有杂质如铁、镁等，需要进行净化。
通过加入适量的氢氧化钙或氢氧化钠等碱德沉淀等方法，沉淀掉不需要的杂质。
4. 磷酸的提取：将净化后的溶液加热蒸发浓缩，浓缩至一定浓度后，将溶液喷入冷却塔中，冷却塔内产生的湿润气氛中的磷酸粉末通过相对湿气的控制，得以急冷形成颗粒状磷酸。
5. 磷酸的干燥：产生的磷酸颗粒状物料通过干燥设备进行干燥，除去其中的水分。
燃烧法虽然得到磷酸的纯度较高，但由于生产过程中产生的大量的二氧化硫等有害气体对环境造成污染，所以目前很少使用。
总之，磷酸的主要生产工艺是湿法法，通过磷矿石的提取、酸洗、溶液净化、磷酸提取、干燥等步骤，最终得到纯度较高的磷酸产品。
在生产过程中，需要注意环境保护和安全生产，减少对环境的污染和安全事故的发生。
磷酸工艺
磷酸工艺知识讲解第一讲二水湿法磷酸工艺原理一、湿法磷酸生产化学反应原理1、反应方程式：Ca5(PO4)3F + 5H2SO4+ 5n•H2O = 5CaSO4•nH2O + 3H3PO4+ HF↑磷矿石硫酸磷石膏(副产品) 磷酸(产品) 尾气其中，未定变量n有三种值，分别为0、1/2、2，则对应的副产品也分为三种，分别为无水物、半水物与二水物。
同时对应的生产方法也分别叫：无水法、半水法与二水法。
在实际的国内乃至国际工业生产中，二水法磷酸的生产工艺占80%以上。
2、二水法磷酸工艺原理：当n=2时，1中的方程式为：Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 10H2O = 5CaSO4•2H2O + 3H3PO4+ HF↑3、硫酸分解中磷矿分两步完成①磷矿首先被磷酸分解：Ca5(PO4)3F+7H3PO4=5Ca(H2PO4)2+HF② Ca(H2PO4)2与硫酸反应生成磷酸：5Ca(H2PO4)2 + 5H2SO4 + 10H2O = 5CaSO4•2H2O + 10 H3PO4由上可知，磷矿在反应槽中首先与槽内的磷酸反应，所以工艺上应将硫酸加入点放在磷矿加入点的后面位置。
4、什么叫二水湿法磷酸工艺？磷酸的工业生产方法分为热法生产与湿法生产两类。
从广义上讲，凡是用酸分解磷矿制成的磷酸，称为湿法磷酸，通常用硫酸分解磷矿，所以上述用硫酸分解磷矿，且副产品是二水物的磷酸生产工艺称为二水湿法磷酸工艺。
5、二水法工艺技术主要特点：（与半水法或其它方法相比较）①流程简单、操作稳妥可靠；②装置建厂数量最多，且单系列生产规模最大，居各种工艺之首；③对磷矿适应性强，特别对我国磷矿品位低，杂质含量高的情况尤为适用；④在较低的酸温和较低的酸浓度下操作，使得衬胶设备和不锈钢设备使用寿命延长；⑤二水石膏过滤不受过滤机类型限制，转台式、翻盘式及带式均可使用；⑥工业化磷酸装置P2O5收率一般在94%——96%之间。
二、湿法磷酸生产的原料湿法磷酸生产的主要原料是磷矿与硫酸。
磷酸生产工艺
磷酸生产工艺一、热法磷酸热法是用黄磷燃烧并水合吸收所生成的P4O10来制备磷酸，热法磷酸的制造方法，主要有：1.完全燃烧法(叉称一步法)将电炉法制磷时所得的含磷炉气直接燃烧，此时不仅磷氧化为五氧化二磷，一氧化碳也被氧化：反应放出大量的热，由于磷酸酐有强烈的腐蚀作用，此反应热实际不能利用，燃烧后的气体必须冷却。
以保证磷酸酐完全吸收。
由于气体温度高，磷酸酐与水作用时首先生成偏磷酸(HPO3)，冷却后再转化成为正磷酸：此法由于热能利用差，在工业上未被采用。
2.液态磷燃烧法(又称二步法)二步法有多种流程，在工业上普遍采用的有两种：第一种是将黄磷燃烧，得到五氧化二磷用水冷却和吸收制得磷酸，此法称为水冷流程。
第二种是将燃烧产物五氧化二磷用预先冷却的磷酸进行冷却和吸收而制成磷酸，此法称为酸冷流程。
这里简要介绍酸冷流程，见图4-7。
将黄磷在熔磷槽内熔化为液体，液态磷用压缩空气经黄磷喷咀喷入燃烧水合塔进行燃烧，为使磷氧化完全，防止磷的低级氧化物生成，在塔顶还需补充二次空气，燃烧使用空气量为理论量的1.6～2.0倍。
在塔顶沿塔壁淋洒温度为30～40℃的循环磷酸，在塔壁上形成一层酸膜，使燃烧气体冷却，同时P2O5与水化合生成磷酸。
塔中流出的磷酸浓度为86%～88%H3PO4，酸的温度为85℃，出酸量为总酸量的75%。
气体在85～110℃条件下进入电除雾器以回收磷酸，电除雾器流出的磷酸浓度为75%～77%H3PO4，其量约为总酸量的25%。
从水化塔和电除雾器来的热法磷酸先进入浸没式冷却器，再在喷淋冷却器冷却至30～35℃。
一部分磷酸送燃烧水化塔作为喷洒酸，一部分作为成品酸送储酸库。
3.优先氧化法在454～532℃条件下，与理论量120%～130%的空气混合，使磷蒸气和磷化氢氧化，而CO仅氧化了5.6%～7%，然后用稀磷酸吸收磷酸酐制成热法磷酸。
此法尚未工业化。
4.水蒸气氧化黄磷法用铂、镍、铜作催化剂，焦磷酸锆或偏磷酸铝作载体，在600～800℃温度下用水蒸气氧化黄磷制得磷酸并副产氢气。
磷酸生产工艺培训
在线监测与故障诊断
运用在线监测技术，实时监测生产过程中的关键参数，及时发现 并处理故障。
优化策略探讨
01
02
03
04
工艺流程优化
通过改进工艺流程，提高生产 效率，降低能耗和排放。
先进控制策略应用
引入先进控制策略，如模糊控 制、神经网络控制等，提高控
固废处理
对磷酸生产过程中产生的固体废弃物进行分类收 集、妥善处理，防止对环境造成污染。
节能减排技术应用实例分享
余热回收
利用热交换器等设备回收磷酸生产过程中的余热，用于加热其他工艺介质或生产热水等，提高能源利用效率。
变频调速
对磷酸生产设备中的电机采用变频调速技术，根据生产需求调节电机转速，降低电能消耗。
应急演练
定期组织磷酸生产应急演练，提 高员工应对突发事件的能力和水
平。
环保法规要求及治理技术进展
排放标准
严格遵守国家和地方环保部门制定的磷 酸生产废气、废水排放标准，确保达标 排放。
VS
总量控制
根据环保部门核定的总量控制指标，合理 安排生产计划和磷酸产量，确保不超总量 排放。
环保法规要求及治理技术进展
用于对粗磷酸进行精制提纯，以获得符合质量要求的磷酸产品。其结构
特点包括蒸馏塔、冷凝器等。性能参数包括处理能力、产品纯度等。
设备操作与维护保养
操作规程
在操作磷酸生产设备前，需熟悉设备操作规程，掌握各设备 的启动、运行和停止等操作步骤。同时，要密切关注设备运 行状况，及时调整操作参数以确保生产安全稳定。
未来发展趋势预测
智能化和自动化技术的应用
随着科技的不断进步，磷酸生产工艺将更加注重智能化和自动化技术的应用，如自动化控制系统、智能传感器等，以 提高生产效率、降低能耗和减少人力成本。
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磷酸生产工艺讲义
一、磷酸的生产方法
磷酸是一种三元酸，属中强酸，其工业生产方法可分为两大类，一类是热法生产，系由元素磷氧化制取，酸质较好，多用于制造磷酸盐产品或食品级磷酸盐；另一类是湿法生产，是用酸分解磷矿制成磷酸，酸质较差，通常用以生产肥料，或经净化后制造磷酸盐。
二、湿法磷酸发展史
湿法磷酸批量生产用于肥料及其他工业，迄今已有一百多年历史。
1870~1872年间在德国首次开始生产，为间歇生产。
连续式湿法磷酸始于1925年的道尔流程，1932年道尔公司在特富尔建成磷酸工厂，在技术上做了两项改革，强化了磷酸生产，制得32%P2O5的浓磷酸，为以后半个多世纪二水物流程的发展奠定了基础。
40年代，特别是二战以后，世界湿法磷酸的生产技术取得了明显进展，（1）新的生产流程不断涌现，逐步取代了30年代的道尔流程。
（2）生产设备不断更新、强化。
（3）60年代，单系列生产能力不断扩大，出现日产1000吨P2O5的生产装置。
（4）出现大量再结晶流程。
我国湿法磷酸的科研工作始于1953年，首先研究了二水物工艺，于1963年完成中间试验，并在南京建成年产1.5万吨磷酸的
试验工厂。
其它流程研究于1975年完成中间试验。
三、湿法磷酸生产流程分类
按操作方式不同分为：间歇操作流程；连续操作流程。
按反应槽型及数量不同分为：多槽流程；单槽流程；同心圆单槽流程；多室单槽流程。
按反应槽料浆冷却方法不同分为：真空冷却流程；鼓风冷却流程。
按硫酸钙水合结晶的不同分为：二水物流程；半水物流程；无水物流程；二水—半水再结晶流程；半水—二水再结晶流程。
四、磷矿的分解过程
1、磷矿与硫酸反应( 二水物法)生成磷酸的反应式：
主反应：CaF(PO4)3+5H2SO4+2H2O=3H3PO4+HF+5CaSO4·2 H2O
副反应：6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O
H2SiF6=SiF4+2HF
CaCO3+ H2SO4+H2O = CaSO4·2 H2O+CO2
MgCO3+ H2SO4 = MgSO4 +H2O +CO2
Fe2O3+2H3PO4=2FePO4+3H2O
Al2O3+2H3PO4=2AlPO4+3H2O
2、过程的热化学
磷矿与硫酸反应要放出大量的热，在生产时需要将其移出。
3、磷矿的反应活性和抗阻缓性
反应活性是表示磷矿颗粒能被酸渗透的程度；抗阻缓性也被称为抗钝化性，是表示磷矿被酸分解时抵抗“钝化膜”包裹的特点。
根据实验测定，开阳磷矿反应活性较好，但抗阻缓性较差。
五、硫酸钙的结晶
1、硫酸钙结晶的形态
三种：二水物、半水物、无水物
2、硫酸钙的结晶过程
3、结晶过程的影响因素
磷矿的粒度、液相磷酸浓度、料浆含固量、液相硫酸浓度、反应温度、磷矿中的杂质等
六、二水物工艺流程
1、概述
二水物流程是湿法磷酸生产中应用最早、最为广泛的流程，根据80年代初期的统计，采用二水物流程的工厂占80%，产量所占比例更大。
二水物流程出现了有各自不同特点的很多流程，工业上应用较多的有两三种流程，如普莱昂流程、罗纳普朗克流程、吉科布斯-道尔科流程等，其中普莱昂流程被采用的数目最多，规模最大。
我公司磷酸生产采用的是普莱昂流程。
2、磷酸生产工艺流程框图
七、湿法磷酸浓缩
1、概述
我们采用二水法生产的磷酸浓度为24~26%P2O5，这种酸还不能满足DAP的生产要求，需要将其浓缩至46~48%P2O5。
磷酸浓缩有直接传热和间接传热两种方法，前一种现在已很少采用，后一种通常以蒸汽为加热介质，通过换热器加热磷酸使水分蒸发。
目前绝大部分采用强制循环真空闪蒸工艺。
2、浓缩工艺流程。