热法磷酸

热法磷酸•热法磷酸的生产方法主要采用“电炉两步法”。•此法是将电炉还原磷矿所得的升华磷，进过除尘后使磷冷凝呈液态磷。然后液化液态磷经燃烧、水化、除雾制成磷酸。•此两步法根据移除热量方式的不同又分为酸冷流程与水冷流程。特点•A、电炉溢出气体中的CO含量达到85%~90%，易于利用；•B、制得的磷酸浓度高；•C、回收磷酸的设备小。燃烧水合一步法（酸冷法）•酸冷法的显著特点是磷的燃烧和五氧化二磷的水化在同一设备（燃烧水合塔）中进行，磷燃烧产生的热量靠喷淋在塔内壁、预先冷却过的大量稀磷酸移走。故酸冷却器的换热面积大。•工艺流程简图如下燃烧水合一步法（酸冷法）•黄磷在熔磷槽内熔化成液体，经磷喷嘴送入燃烧水合塔，同时用压缩空气将磷雾化进行氧化燃烧。反应式：P4+5O2=2P2O5•为了使磷氧化完全，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1.4-2.0倍(即空气过剩系数)。•同时通过塔顶溢流堰沿塔壁淋洒温度为30-40℃的循环磷酸，使五氧化二磷烟气冷却，同时水合成磷酸，反应式：P205+3H2O=2H3PO4•排出的气体进入电除雾器以回收磷酸。冷却后的磷酸大部分作循环磷酸返同燃烧水合塔用，小部分作为成品酸被回收，尾气则从电除雾器顶部排空。•由于燃烧水合塔不仅接触高温五氧化二磷，而且还接触浓磷酸，对一般碳钢腐蚀严重，必须选用特种不锈钢进行制造。燃烧水合二步法（水冷法）•水冷法流程的特点：•A、液态磷的燃烧单独在燃烧室内进行，燃烧过程中所发生的热量用水移去；•B、冷却后气体中的P2O5与水化合生成磷酸；•C、材料多使用石墨板（管）和碳砖；•D、气体冷却器的冷却面积较小。•流程简图如下燃烧水合二步法（水冷法）•燃烧水合二步法中，黄磷的燃烧与五氧化二磷的水合分两塔进行，减轻了塔设计的难度。•黄磷经熔化后，用泵送入燃烧室，同时用压缩空气使磷雾化，并补充二次空气，保证磷在燃烧室内完全氧化。气体温度800℃左右，燃烧室外壁用水进行冷却，使壁温保持在80-125℃。•从燃烧室出来的气体进入石墨材质的气体冷却器，从冷却器上部喷水冷却，气体经冷却至180℃时进入水合塔，在塔中分3层水冷，同时水合成磷酸。尾气经电除雾器排入大气。两种方法的比较与选择两种方法的比较与选择•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1t磷需用400-500t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。