專利名稱：：濕法磷酸凈化過程中萃取設(shè)備的阻垢方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及凈化濕法磷酸的生產(chǎn)，也涉及阻垢方法和阻垢劑，進(jìn)一步來說，涉及濕法磷酸凈化過程中萃取設(shè)備的阻垢方法。絲駄目前運(yùn)用最廣泛的濕法生產(chǎn)方法是釆用有機(jī)溶劑萃取肥料級(jí)的磷酸，凈化處理得到工業(yè)級(jí)或食品級(jí)磷酸。但在釆用有機(jī)溶劑萃取制備高純度磷酸的過程中，在生產(chǎn)磷酸產(chǎn)品的同時(shí)，給料磷酸中的雜質(zhì)因過飽和而析出，其中一部分為懸浮物(ss)隨萃余酸排出萃取設(shè)備，而另一部分將成為萃取設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)祐。結(jié)垢的成分來源于給料磷酸，且由于塔內(nèi)的萃取溫度不高(通常為3(TC~8(TC)，據(jù)XRD分析，結(jié)垢與給料酸沉淀在結(jié)構(gòu)上沒有根本差異，它們都是以硫酸錦變體為主的多種晶體，以及K、Mg、Al、Na、Fe等陽(yáng)離子的磷酸鹽和少量硫酸鹽、氟珪酸鹽、氟化物的簡(jiǎn)單化合物組合。Mg、Al、Fe等陽(yáng)離子的磷酸鹽和硫酸鹽溶于水和無機(jī)酸。硫酸鈣是塔港和給料轔酸沉淀的主要成分，它難溶于水、硫酸和濃磷酸，它在濃磷酸中的溶解度受P20s含量、石膏形態(tài)與溫度等條件影響，特性關(guān)系極為復(fù)雜。在相關(guān)的已有技術(shù)中，劉天暘、羅舜文申請(qǐng)的CN1762857號(hào)"濕法磷酸生產(chǎn)用阻紫劑"可用于阻礙磷酸雜質(zhì)在生產(chǎn)設(shè)備和管路中結(jié)祐；南京林業(yè)大學(xué)申請(qǐng)的CN101"9M6號(hào)"一種四元聚合型緩蝕阻裙劑及其制備方法"對(duì)碳酸鈣垢、硫酸鈣垢、磷酸鈣垢和鋅垢阻垢性能優(yōu)異；貴州宏福實(shí)業(yè)開發(fā)有限總公司和貴州大學(xué)共同申請(qǐng)的CN1724965號(hào)"磷酸濃縮熱交換器的除港方法"針對(duì)的是磷酸濃縮熱交換器。這些專利技術(shù)所公開的技術(shù)不適用于凈化濕法磷酸的萃取設(shè)備。目前尚未見對(duì)于磷酸凈化過程中萃取設(shè)備阻垢的文獻(xiàn)報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供濕法磷酸凈化過程中萃取設(shè)備的阻垢方法，以解決凈化過程中磷酸萃取設(shè)備阻垢的難題。發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)硫酸鈣是塔垢的主要成分，且析出的硫酸鈣有較強(qiáng)的附壁效應(yīng)，容易成為結(jié)垢的核心。鈣離子與硫酸根生成硫酸鈣從磷酸中析出是熱力學(xué)函數(shù)AGT.P<0的過程，一定會(huì)發(fā)生。但同時(shí)鈣離子還可與磷酸二氫根結(jié)合，生成能溶于磷酸的鹽，這一過程將嚴(yán)重阻滯前一過程的進(jìn)行Ca2++S042_=CaS04CaS04+2H3P04=Ca2++2H2P042—+H2S04因此，-磷酸中過飽和硫酸鈣晶核的形成和晶核長(zhǎng)大，經(jīng)受較大阻力，往往需要很長(zhǎng)的相轉(zhuǎn)變時(shí)間才能完成。如當(dāng)P20s為40。/。時(shí)，由半水硫酸鉤轉(zhuǎn)變?yōu)槭嗟南噢D(zhuǎn)變時(shí)間可達(dá)150多小時(shí)。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象新鮮的、較清澈的原料酸或給料酸存放5~6天后變得渾濁，析出大量硫酸鈣沉淀。而硫酸鈣從磷酸中析出需要較長(zhǎng)的誘導(dǎo)期，因此為了生產(chǎn)的正常進(jìn)行，減緩萃取過程中的結(jié)垢速率，是凈化磷酸生產(chǎn)過程的重要課題。為達(dá)到上述發(fā)明目的，發(fā)明人經(jīng)過試驗(yàn)研究，提供的濕法磷酸凈化過程中萃取設(shè)備的阻垢方法是向濕法磷酸凈化過程萃取工序的給料酸中加入添加劑萃取設(shè)備結(jié)垢粉末或硫酸鈣粉末或質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于93%的硫酸，破壞給料磷酸的"介安狀態(tài)"，縮短其誘導(dǎo)期，加速硫酸鈣沉淀，從而阻止其在萃取設(shè)備上結(jié)垢；所述萃取設(shè)備結(jié)垢粉末是從萃取設(shè)備內(nèi)取下，用水浸泡，洗滌,其間，垢塊崩塌為粉體，干燥，磨粉，過篩，所得的粉末。上述方法中，結(jié)垢粉末在給料酸中有加速硫酸鈣沉淀的作用，其細(xì)度為60-120目，加入量為每100mL給料酸加入結(jié)垢粉末l3g。上述方法中，硫酸鈣粉末能有效沉淀給料酸中的硫酸鉤，其加入量為給料磷酸質(zhì)量的0.2%~5.0%。上述方法中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于93%的硫酸用量為鈣離子含量的1~5倍。發(fā)明人指出-.硫酸的加入能有效阻斷磷酸中硫酸鉤析出的誘導(dǎo)期，使磷酸中的硫酸4丐結(jié)晶析出，尤其濃硫酸在加入給料酸時(shí)的瞬間，就破壞了系統(tǒng)的"介安狀態(tài)"使束縛在陽(yáng)離子磷酸鹽中的H2P04—'、HP04-2游離出來，而且還有促進(jìn)磷酸向萃取相轉(zhuǎn)移的作用，將增加磷酸的萃取率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明隨濃硫酸用量增加，給料磷酸中鉤的脫除率也相應(yīng)增大。硫酸鍋從給料酸中析出時(shí)，將吸附、夾帶其它雜質(zhì)陽(yáng)離子同時(shí)沉淀，酸析沉淀的雜質(zhì)含量比自然沉淀的多，這對(duì)給料酸除雜有益。且硫酸的加入對(duì)磷酸中的陽(yáng)離子有增溶作用，這也有利于萃取時(shí)抑制沉淀或港的生成。本發(fā)明提供的方法，在實(shí)際應(yīng)用中給料磷酸經(jīng)過脫鉤預(yù)處理后，萃取設(shè)備結(jié)垢的現(xiàn)象大大減輕，延長(zhǎng)了設(shè)備的清洗時(shí)間，從而使裝置生產(chǎn)效率得以提高。適用于凈化濕法磷酸的生產(chǎn)企業(yè)。具體實(shí)施例方式以甕福集團(tuán)的凈化磷酸裝置的萃取塔為例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實(shí)施例l:用塔垢粉末作為添加劑取塔垢，用水浸泡，洗滌，直至出水的pH在6左右；其間，港塊崩塌為粉體，干燥，粉磨過篩，取60~120目粉末備用。取給料酸100mL，室溫下(M。C)加入塔垢粉末2g,攪拌均勻后，靜置20小時(shí)；經(jīng)檢測(cè)，鈣離子與其它雜質(zhì)脫除結(jié)果見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例2:用硫酸鉤粉末作為添加劑利用硫酸鈣粉末(CaS042H20)脫除給料酸中的硫酸鈣雜質(zhì)時(shí)，影響搡作的因素多，通過多因數(shù)的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)安排實(shí)驗(yàn)，得到溫度在4(TC80"C下脫除率達(dá)96.4%和82.1%的處理結(jié)果。在上述溫度下，給料磷酸中計(jì)量加入1%的硫酸鈣粉末，經(jīng)攪拌均勻后再緩慢攪拌，讓其沉清，取清液。-4(TC下，給料磷酸中銬離子脫除率與硫酸鉤添加量的關(guān)系見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例3:用質(zhì)量分?jǐn)?shù)在93%的濃硫酸作為添加劑濃硫酸在加入給料磷酸的瞬間，就破壞了系統(tǒng)的"介安狀態(tài)"，使磷酸中的硫酸鈣結(jié)晶析出，有效阻斷磷酸中硫酸鈣析出的誘導(dǎo)期。在室溫下向酸中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)在93%的濃硫酸，用量為鉤離子含量的2倍，這遠(yuǎn)低于給料磷酸中與陽(yáng)離子生成硫酸鹽的需要量。給料磷酸的自然沉淀和濃硫酸酸析沉淀的樣品的XPS分析結(jié)果見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1濕法磷酸凈化過程中萃取設(shè)備的阻垢方法，其特征在于向濕法磷酸凈化過程萃取工序的給料酸中加入添加劑萃取設(shè)備結(jié)垢粉末或硫酸鈣粉末或質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于93％的硫酸，破壞給料磷酸的“介安狀態(tài)”，縮短其誘導(dǎo)期，加速硫酸鈣沉淀，從而阻止其在萃取設(shè)備上結(jié)垢；所述萃取設(shè)備結(jié)垢粉末是從萃取設(shè)備內(nèi)取下，用水浸泡，洗滌，其間，垢塊崩塌為粉體，干燥，磨粉，過篩，所得的粉末。2.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于結(jié)垢粉末的細(xì)度為60~120目，加入量為每lOOmL給料酸加入結(jié)港粉末l~3g。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于硫酸鉤粉末加入量為給料轔酸質(zhì)量的0.2%~5.0%。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于93%的硫酸用量為鈣離子含量的1~5倍。全文摘要濕法磷酸凈化過程中萃取設(shè)備的阻垢方法，該方法是向濕法磷酸凈化過程萃取工序的給料酸中加入添加劑萃取設(shè)備結(jié)垢粉末或硫酸鈣粉末或93％濃硫酸，破壞給料磷酸的“介安狀態(tài)”，縮短其誘導(dǎo)期，加速硫酸鈣沉淀，從而阻止其在萃取設(shè)備上結(jié)垢；所述萃取設(shè)備結(jié)垢粉末是從萃取設(shè)備內(nèi)取下，用水浸泡，洗滌，其間，垢塊崩塌為粉體，干燥，磨粉，過篩，所得的粉末。結(jié)垢粉末細(xì)度60～120目，加入量為每100mL給料酸加入1～3g；硫酸鈣加入量為給料磷酸的0.2％～5.0％；硫酸用量為鈣離子含量的1～5倍。本發(fā)明方法在實(shí)際應(yīng)用中給料磷酸經(jīng)過脫鈣預(yù)處理后，萃取設(shè)備結(jié)垢現(xiàn)象大大減輕，延長(zhǎng)設(shè)備清洗時(shí)間，從而使裝置生產(chǎn)效率得以提高。適用于凈化濕法磷酸的生產(chǎn)企業(yè)。文檔編號(hào)C01B25/00GK101549347SQ200910102560公開日2009年10月7日申請(qǐng)日期2009年5月12日優(yōu)先權(quán)日2009年5月12日發(fā)明者冉瑞泉,喻仕瑞,孫應(yīng)倫,霞廖,敖先權(quán),曾祥欽,李紅林,王邵東,羅煥虎,肖仁貴,鵬顏申請(qǐng)人:甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司