磷酸化工6

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1、磷、磷肥、磷酸盐工业磷是一种用途十分广泛的化工原料性产品，在国民经济中占有重要地位。黄磷性质活泼，化合性强，可生产出多种产品，目前全世界一半以上的黄磷主要用于制成磷酸和磷酸盐，应用于肥料工业、洗涤剂、食品工业、医药工业、农药和电子工业、纺织、玻璃、冶金和陶瓷等行业，对磷酸盐的需求也日益增加。此外，黄磷的化合物可制成燃烧弹和烟幕弹等，在国防上占有一定地位。磷酸的生产工艺热法：电炉制磷→黄磷燃烧→吸收并水解→磷酸湿法：用无机酸分解磷矿制得：常用硝酸、盐酸、硫酸、氟硅酸由于硫酸钙溶解度很小，容易和磷酸分离，所以湿法磷酸实际上是指硫酸分解磷矿制得的磷酸。Ca5(PO4)3F+10HNO==3H

2、3PO4+HF+5Ca(NO3)2Ca5(PO4)3F+10HCl==3H3PO4+HF+5CaCl2Ca5(PO4)3F+5H2SO4==3H3PO4+HF+5CaSO4.nH2OCa5(PO4)3F+5H2SiF6==3H3PO4+HF+5CaSiF6.2H2O热法黄磷工艺流程简图尾气水封电炉磷矿石焦炭硅石热冷凝塔冷冷凝塔冲渣水炉制水泥集渣池精制磷黄磷预沉槽沉磷池工艺流程图电炉法黄磷生产原理磷矿石还原的主要反应：副反应：2Ca5(PO4)3F+15C+6SiO2===3P2+15CO+3Ca3Si2O7+CaF26CaF2+7SiO2===3SiF4+2Ca3Si2O7Fe2O3+

3、3C==2Fe+3CO4Fe+P2==2Fe2PCaCO3==CaO+CO2CO2+C==2COMgCO3＝＝MgO+CO28CO2+P4==P4O8+8CO电炉法黄磷生产工艺条件磷矿石品位、粒度：我国磷矿石中五氧化二磷的含量：25％～33％，30～32磷矿石粒度一般控制在4～35mm之间，20焦炭的用量、粒度：粒度：焦炭3540℃才汽化，所以电炉中是一种液固相反应过程，两相间接触面积是反应的控制因素，粒度小有利于反应，但过小使炉料透气性下降，部分焦炭富集，不利于电炉操作。一般控制为磷矿粒度的1/2～1/3，约4～15mm。用量：焦炭用量直接影响炉渣含磷量。炉渣含磷量小，所需焦炭就多。

4、若过剩焦炭多，则会增加炉料导电性，电极上移，炉气温度上升，炉底温度下降，出渣困难，一般控制炉渣含磷量0.85～1.0％。硅石用量：硅石用作助溶剂，炉渣熔点为SiO2/CaO的重量比所决定。若>1.07称为酸性炉渣，若<1.07称为碱性炉渣。一般控制0.8~1.2电炉法黄磷生产工艺条件二次电压、炉底功率：功率负荷、电压、电流是电炉的三个重要参数。我国制磷电炉功率一般1500KVA，2000KVA，3000KVA，3500KVA,45MVA。二次电压：一般100V～500V，二次电压较高，使反应区上移，熔池半径缩小，延长电炉使用寿命。二次电压的提高，使电极电流密度下降，从而明显降低电极消耗

5、，提高电炉功率因素。电压升高会使炉气带尘量增加，对精制和回收率造成影响。炉底功率：炉底功率一般<240KW/m2。过大电炉寿命缩短，过小生产强度降低炉气的除尘炉气离开电炉时含尘量一般：50～150g/m3，除尘可改善磷蒸气的冷凝和磷精制，但除尘时必须防止磷蒸气冷凝。根据化学反应方程，生成1分子的磷（P4）同时生成10分子的CO和0.33分子的SiF4，磷蒸气占气体总体积的1/11.33，若体系在负压下操作（<90KPa），则磷蒸气分压<8KPa，相应温度175.7℃除尘操作过程中，为保证炉气中的磷以气态存在，避免磷的损失，操作温度不应低于露点温度（160℃）（磷蒸气含量300～350g

6、/m3时，露点为160～170℃）常用除尘设备：相式除尘器，高压静电除尘器（操作温度>200℃）炉气中磷蒸气的冷凝一般采用两塔或多塔冷凝，以促进磷蒸气在适宜的过饱和度下冷凝。塔内气速一般：0.1～0.2m/s，过大气液分离困难。塔内气体停留时间：>100min塔出口尾气温度：<35℃，使磷的冷凝率>99％磷的精制少数粉尘分散在冷凝下来的液体磷中，为满足黄磷产品质量标准，必须进一步精制。磷液体密度1.75g/cm3，大于杂质的密度，有足够的时间，就能使磷与杂质分开，也可加入适当助剂提高精制效率。（如硅藻土）精制时一般控制温度，破坏磷和杂质的胶状结构。精制时常采用间接蒸气加热，热水搅动(6

7、0~70℃)精制时间：60～80℃下，一般需要16小时以上。热法磷酸生产工艺完全燃烧法：（一步法）电炉出来的含元素磷的炉气直接燃烧，炉气中CO也一起燃烧：此法因热利用差（磷酸酐强腐蚀，大量反应热无法利用）工业上未被采用。P4+10CO+10O2==2P2O5+10CO2+△2P2O5+2H2O==4HPO3HPO3+H2O==H3PO4热法磷酸生产工艺液态磷燃烧法（二步法）工业常用流程，第一种：黄磷燃烧→五氧化二磷→水冷却、吸收→磷酸，又称水冷