本發(fā)明涉及濕法磷酸的凈化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氮基氧化劑在濕法磷酸脫色反應(yīng)中的應(yīng)用、濕法磷酸的脫色方法及裝置。

背景技術(shù)：

用硫酸、硝酸或鹽酸分解磷礦制得的磷酸統(tǒng)稱為濕法磷酸，而用硫酸分解磷礦制得的磷酸的方法是濕法磷酸生產(chǎn)中較常用的方法。由于熱法磷酸生產(chǎn)成本高，而且能耗高，在當(dāng)前世界各國節(jié)約能源、減少碳排放量的要求下，對濕法磷酸進行脫色和凈化處理代替熱法磷酸實大勢和潮流。

濕法磷酸作為一種重要的化工中間產(chǎn)品，是磷酸銨、復(fù)合肥料生產(chǎn)的主要原料。濕法磷酸由于礦源的不同，呈現(xiàn)出不同的顏色，而磷酸銨、復(fù)合肥料的顏色主要受磷酸顏色的影響。例如采用濕法磷酸直接生產(chǎn)磷酸二銨，則只能生產(chǎn)灰色或深灰色的二銨產(chǎn)品，不能滿足消費者對產(chǎn)品外觀的要求。消費者通常會把肥料的顏色作為判斷肥料質(zhì)量的一項重要指標(biāo)，因此，消除產(chǎn)品中的黑色成分，提高產(chǎn)品的顏色質(zhì)量，是亟待解決的一個問題。

濕法磷酸中的顏色主要受其中的有機物影響，因此濕法磷酸的脫色主要就是脫除濕法磷酸中的有機物。目前，國內(nèi)外在濕法磷酸脫色方面做了大量的工作，普遍采用的是活性炭脫色法、活性炭和雙氧水結(jié)合的脫色方法、有機溶劑法或者溶劑萃取法等。但是現(xiàn)有的這些方法往往都存在局限性，如工藝相對復(fù)雜、成本過高、環(huán)境污染、引入其他的離子或雜質(zhì)，或影響原磷酸的濃度等等。例如有機溶劑法是對濕法磷酸進行混合、分離處理，能達到一定的脫色效果，但是產(chǎn)生的有機相萃取物還需進一步處理，過程復(fù)雜，能以實現(xiàn)工業(yè)化。采用活性炭對濕法磷酸進行脫色，脫色效果較不理想，一般需要對活性炭進行改性處理，并需要過濾分離出活性炭，處理成本及再生成本高，過程相對復(fù)雜。

鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的在于提供氮基氧化劑在濕法磷酸脫色反應(yīng)中的應(yīng)用，該氮基氧化劑成本低廉，脫色效果好，并且能夠循環(huán)利用，回收成本低。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種操作控制簡單、能耗低、脫色劑成本低并且能夠回收利用的濕法磷酸的脫色方法。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種濕法磷酸的脫色裝置，采用該裝置進行濕法磷酸脫色，設(shè)備投資少，工藝過程簡單，并且高效、低耗、經(jīng)濟、環(huán)保。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種氮基氧化劑在濕法磷酸脫色反應(yīng)中的應(yīng)用。

作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述氮基氧化劑用于濕法磷酸生產(chǎn)磷酸初品的脫色，并且脫色后的磷酸初品用于磷復(fù)肥的生產(chǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供一種濕法磷酸的脫色方法，將濕法磷酸用氮基氧化劑進行脫色反應(yīng)，并以空氣作為氧化劑，對脫色反應(yīng)生成的氣體產(chǎn)物進行氧化，然后將氧化生成的二氧化氮與吸收劑反應(yīng)，生成氮基氧化劑以循環(huán)利用。

作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述的濕法磷酸的脫色方法包括以下步驟：

脫色：將濕法磷酸在反應(yīng)釜中用氮基氧化劑進行脫色反應(yīng)，氮基氧化劑與濕法磷酸中的有機物在攪拌下反應(yīng)后，以氣體形式通過引風(fēng)裝置引入至氧化裝置中；

氧化：氧化裝置中通入空氣，與通過引風(fēng)裝置引入的氣體發(fā)生氧化反應(yīng)，生成二氧化氮；

回收：將生成的二氧化氮引入到吸收塔中，在吸收塔中噴入吸收劑，吸收劑將二氧化氮吸收后又生成氮基氧化劑，將生成的氮基氧化劑引入到反應(yīng)釜中循環(huán)利用。

作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述氮基氧化劑為硝酸銨或者硝酸；所述吸收劑為水或者氨水。

作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述氮基氧化劑的加入質(zhì)量為濕法磷酸質(zhì)量的0.1％～15％，反應(yīng)時間為2分鐘～150分鐘，反應(yīng)溫度為25℃～90℃；

優(yōu)選地，所述氮基氧化劑的加入質(zhì)量為濕法磷酸質(zhì)量的0.2％～10％，反應(yīng)時間為10分鐘～120分鐘，反應(yīng)溫度為35℃～60℃；

所述脫色反應(yīng)生成的氣體與空氣的體積比為1：10～30；

優(yōu)選地，所述脫色反應(yīng)生成的氣體與空氣的體積比為1：10～15。

作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述引風(fēng)裝置使得反應(yīng)釜的上部空間保持為負壓；

所述吸收塔中通過噴淋泵噴入吸收劑，所述噴淋泵為噴頭提供的工作壓力大于等于4kgf/cm²。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明還提供一種用于以上所述的濕法磷酸脫色的方法所使用的濕法磷酸的脫色裝置，包括反應(yīng)釜、引風(fēng)裝置、氧化裝置和吸收塔，所述反應(yīng)釜的上端設(shè)置有回收液進口和氣體出料口，引風(fēng)裝置設(shè)置有氣體進口和氣體出口，氧化裝置設(shè)置有第一進氣口、第二進氣口和出氣口，吸收塔設(shè)置有進風(fēng)口、吸收劑進口和回收液出口；

所述反應(yīng)釜的氣體出料口與引風(fēng)裝置的氣體進口相連通，引風(fēng)裝置的氣體出口與氧化裝置的第一進氣口相連通，氧化裝置的第二進氣口與空氣相連通，氧化裝置的出氣口與吸收塔的進風(fēng)口相連通，吸收塔的吸收劑進口與吸收劑輸送裝置相連通，吸收塔的回收液出口與反應(yīng)釜的回收液進口相連通。

作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述反應(yīng)釜的上端還設(shè)置有原料進口和氧化劑進口，反應(yīng)釜的下端設(shè)置有液體出料口；

所述反應(yīng)釜內(nèi)部設(shè)置有攪拌器和加熱器，所述加熱器與溫度控制器相連接，所述反應(yīng)釜上還設(shè)置有液位計；

所述吸收塔的外部設(shè)置有用于輸送吸收劑的噴淋泵，所述吸收塔的內(nèi)部設(shè)置有多個噴頭，所述噴淋泵與噴頭相連接；

所述吸收塔的外部還設(shè)置有回收液輸送泵，所述回收液輸送泵分別與吸收塔的回收液出口和反應(yīng)釜的回收液進口相連接。

作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述液位計為雷達液位計，所述雷達液位計安裝在反應(yīng)釜頂部的一側(cè)；

所述吸收塔的內(nèi)部還設(shè)置有除沫器，所述除沫器位于所述噴頭的上方。

所述的濕法磷酸的脫色裝置的工作過程如下：

(1)準(zhǔn)備工作：將噴淋泵和回收液輸送泵開啟，使吸收塔正常運行，將引風(fēng)裝置和空氣輸送設(shè)備開啟，并且使氧化裝置處于待用狀態(tài)，反應(yīng)釜清理干凈也處于待用狀態(tài)。

(2)脫色：將濕法磷酸通過反應(yīng)釜上端的原料進口注入到反應(yīng)釜中，同時開啟反應(yīng)釜中的攪拌器，待反應(yīng)釜上的液位計顯示約80％的液位時，則停止注入濕法磷酸，然后通過反應(yīng)釜上端的氧化劑進口向反應(yīng)釜中加入氮基氧化劑，氮基氧化劑與與濕法磷酸中的有機物在攪拌下發(fā)生脫色反應(yīng)，然后以氣體形式從反應(yīng)釜上端的氣體出料口進入到引風(fēng)裝置中，而脫色后的磷酸初品則通過反應(yīng)釜下端的液體出料口進入到下一個工序中。

(3)氧化：脫色反應(yīng)生成的氣體從引風(fēng)裝置的氣體出口通過氧化裝置的第一進氣口進入至氧化裝置中，空氣通過第二進氣口進入至氧化裝置中，脫色反應(yīng)生成的氣體中的一氧化氮與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化氮。

(4)回收：二氧化氮通過吸收塔的進風(fēng)口進入至吸收塔中，吸收劑通過噴淋泵進入至吸收塔中，在吸收塔中將二氧化氮吸收生成氮基氧化劑，而生成的氮基氧化劑通過回收液輸送泵又輸送至反應(yīng)釜中，進而實現(xiàn)氮基氧化劑的循環(huán)利用。

本發(fā)明提供的濕法磷酸的脫色方法的原理是，濕法磷酸中的顏色受到其中的有機物的影響，氮基氧化劑如硝酸和硝酸銨，將有機物氧化，而硝酸和硝酸銨被還原成一氧化氮，一氧化氮被空氣氧化成二氧化氮，二氧化氮被水或者氨水吸收，又生成硝酸或硝酸銨。氮基氧化劑為硝酸和硝酸銨時，濕法磷酸脫色工藝過程中涉及到反應(yīng)方程式如下：

2NO+O₂＝2NO₂

3NO₂+H₂O＝HNO₃+NO

2NO₂+NH₃·H₂O＝N₂+NH₄NO₃+3H₂O

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明提供的氮基氧化劑在濕法磷酸脫色反應(yīng)中的應(yīng)用，該氮基氧化劑成本低廉，脫色效果好，并且能夠循環(huán)利用，回收成本低。

2、本發(fā)明提供的濕法磷酸的脫色方法，包括脫色、氧化和回收的步驟，其采用的氮基氧化劑在脫色步驟中，被碳化成氣體，并以氣體的形式在氧化裝置中被空氣氧化成二氧化氮，而后在吸收塔中被回收重新變成氮基氧化劑并加入到反應(yīng)釜中循環(huán)使用，整個過程操作簡單、高效、低耗、效果好，所采用的氮基氧化劑成本低廉、回收成本低，并且對濕法磷酸起到有效的脫色作用，提高下游產(chǎn)品的顏色質(zhì)量，如磷復(fù)肥產(chǎn)品的顏色質(zhì)量。

3、本發(fā)明提供的濕法磷酸的脫色裝置，設(shè)備投資少，能耗低，整個工藝過程簡單，操控方便，不會引入其他的離子或雜質(zhì)，同時也不會造成環(huán)境污染。

4、本發(fā)明的氧化和回收工藝操作控制簡單，簡化了工藝，降低了能耗，節(jié)約了成本，并且有利于環(huán)境保護。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的濕法磷酸的脫色方法一種工藝流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的濕法磷酸的脫色方法另一種工藝流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的濕法磷酸的脫色裝置一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的濕法磷酸的脫色裝置另一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)：100－反應(yīng)釜；101－液位計；102－氣體出料口；103－回收液進口；104－攪拌器；105－原料進口；106－氧化劑進口；107－溫度控制器；108－液體出料口；109－加熱器；200－引風(fēng)裝置；201－氣體進口；202－氣體出口；300－氧化裝置；301－第二進氣口；302－第一進氣口；303－出氣口；400－吸收塔；401－進風(fēng)口；402－回收液出口；403－吸收劑進口；404－噴頭；405－除沫器；500－回收液輸送泵；600－噴淋泵。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明提供的濕法磷酸的脫色方法，將濕法磷酸用氮基氧化劑進行脫色反應(yīng)，并以空氣作為氧化劑，對脫色反應(yīng)生成的氣體產(chǎn)物進行氧化，然后將氧化生成的二氧化氮與吸收劑反應(yīng)，生成氮基氧化劑以循環(huán)利用。本發(fā)明所采用的氮基氧化劑為硝酸或者硝酸銨，吸收劑為水或者氨水，將濕法磷酸脫色后的磷酸初品可用于磷復(fù)肥的生產(chǎn)。而現(xiàn)有技術(shù)中的磷復(fù)肥的生產(chǎn)中濕法磷酸的脫色工藝脫色劑大多采用活性炭或雙氧水，工藝過程復(fù)雜，活性炭需要改性處理，脫色劑再生成本高，有的還會影響磷酸的濃度，整個脫色工藝成本高給磷復(fù)肥的生產(chǎn)造成一定的經(jīng)濟負擔(dān)。

基于此，本發(fā)明實施例提供了一種氮基氧化劑在濕法磷酸脫色反應(yīng)中的應(yīng)用、濕法磷酸的脫色方法及裝置，下面將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

實施例

圖3為本發(fā)明實施例提供的濕法磷酸的脫色裝置一種結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，本實施例提供一種濕法磷酸的脫色裝置，包括反應(yīng)釜100、引風(fēng)裝置200、氧化裝置300和吸收塔400，反應(yīng)釜100的上端設(shè)置有回收液進口103和氣體出料口102，引風(fēng)裝置200設(shè)置有氣體進口201和氣體出口202，氧化裝置300設(shè)置有第一進氣口302、第二進氣口301和出氣口303，吸收塔400設(shè)置有進風(fēng)口401、吸收劑進口403和回收液出口402；反應(yīng)釜100的氣體出料口102與引風(fēng)裝置200的氣體進口201相連通，引風(fēng)裝置200的氣體出口202與氧化裝置300的第一進氣口302相連通，氧化裝置300的第二進氣口301與空氣相連通，氧化裝置300的出氣口303與吸收塔400的進風(fēng)口401相連通，吸收塔400的吸收劑進口403與吸收劑輸送裝置相連通，吸收塔400的回收液出口402與反應(yīng)釜100的回收液進口103相連通。

本實施例中的氧化裝置300的第二進氣口301通過空氣輸送設(shè)備與空氣相連通，其空氣輸送設(shè)備為現(xiàn)有技術(shù)中常用的輸送設(shè)備。

本實施例提供的反應(yīng)釜100、引風(fēng)裝置200、氧化裝置300和吸收塔400等設(shè)備，均為化工生產(chǎn)過程中常用的設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，投資少，可以有效的節(jié)省生產(chǎn)成本。

圖4為本發(fā)明實施例提供的濕法磷酸的脫色裝置另一種結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，本實施例中，反應(yīng)釜100的上端還設(shè)置有原料進口105和氧化劑進口106，反應(yīng)釜100的下端設(shè)置有液體出料口108；反應(yīng)釜100內(nèi)部設(shè)置有攪拌器104和加熱器109，加熱器109與溫度控制器107相連接，反應(yīng)釜100上還設(shè)置有液位計101；吸收塔400的外部設(shè)置有用于輸送吸收劑的噴淋泵600，吸收塔400的內(nèi)部設(shè)置有多個噴頭404，噴淋泵600與噴頭404相連接；吸收塔400的外部還設(shè)置有回收液輸送泵500，回收液輸送泵500分別與吸收塔400的回收液出口402和反應(yīng)釜100的回收液進口103相連接。

作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，液位計101為雷達液位計，雷達液位計安裝在反應(yīng)釜100頂部的一側(cè)；吸收塔400的內(nèi)部還設(shè)置有除沫器405，除沫器405位于噴頭404的上方。

本實施例中，雷達液位計具有維護方便，安裝操作簡單，可以直接安裝到反應(yīng)釜100頂部，適用范圍廣，傳輸效果好等優(yōu)點，其應(yīng)用電磁脈沖進行快速測量、穩(wěn)定性強、精準(zhǔn)度高、抗干擾能力強，并且耐腐蝕，耐高溫高壓。因此，采用雷達液位計可以提高脫色反應(yīng)的計量準(zhǔn)確性。

本實施例中，除沫器405可以采用絲網(wǎng)除沫器，通過絲網(wǎng)除沫器可以攔截吸收過程中的尾氣逃逸到大氣中，并且減少生產(chǎn)中吸收劑的耗量；同時，該絲網(wǎng)除沫器拆卸、安裝、更換方便，清洗快速不影響生產(chǎn)效率。

圖1為本發(fā)明實施例提供的濕法磷酸的脫色方法一種工藝流程示意圖，圖2為本發(fā)明實施例提供的濕法磷酸的脫色方法另一種工藝流程示意圖，如圖1和圖2所示，本實施例一種濕法磷酸的脫色方法，將濕法磷酸用氮基氧化劑進行脫色反應(yīng)，并以空氣作為氧化劑，對脫色反應(yīng)生成的氣體產(chǎn)物進行氧化，然后將氧化生成的二氧化氮與吸收劑反應(yīng)，生成氮基氧化劑以循環(huán)利用。

作為進一步可選技術(shù)方案，本實施例中，氮基氧化劑為硝酸銨或者硝酸；吸收劑為水或者氨水。

作為進一步可選技術(shù)方案，本實施例中，所述的濕法磷酸的脫色方法包括以下步驟：

(1)準(zhǔn)備工作：將噴淋泵600和回收液輸送泵500開啟，使吸收塔400正常運行，將引風(fēng)裝置200和空氣輸送設(shè)備開啟，并且使氧化裝置300處于待用狀態(tài)，反應(yīng)釜100清理干凈也處于待用狀態(tài)。

(2)脫色：將濕法磷酸通過反應(yīng)釜100上端的原料進口105注入到反應(yīng)釜100中，同時開啟反應(yīng)釜100中的攪拌器104，注入過程中觀察雷達液位計，待雷達液位計顯示約80％的液位時，則停止注入濕法磷酸，然后通過反應(yīng)釜100上端的氧化劑進口106向反應(yīng)釜100中加入硝酸或硝酸銨，加入硝酸或硝酸銨的質(zhì)量為濕法磷酸質(zhì)量的0.2％～10％，硝酸或硝酸銨與與濕法磷酸中的有機物在攪拌下發(fā)生脫色反應(yīng)，然后以氣體形式從反應(yīng)釜100上端的氣體出料口102進入到引風(fēng)裝置200中，而脫色后的磷酸初品則通過反應(yīng)釜100下端的液體出料口108進入到下一個工序中。

(3)氧化：脫色反應(yīng)生成的氣體從引風(fēng)裝置200的氣體出口202通過氧化裝置300的第一進氣口302進入至氧化裝置300中，空氣通過第二進氣口301進入至氧化裝置300中，脫色反應(yīng)生成的氣體中的一氧化氮與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化氮，其一氧化氮與空氣的體積比為1：10以上。

(4)回收：二氧化氮通過吸收塔400的進風(fēng)口401進入至吸收塔400中，吸收劑水或氨水通過噴淋泵600進入至吸收塔400中，在吸收塔400中將二氧化氮吸收生成硝酸或硝酸銨，而生成的硝酸或硝酸銨通過回收液輸送泵500又輸送至反應(yīng)釜100中，進而實現(xiàn)硝酸或硝酸銨的循環(huán)利用。

需要說明的是，本實施例中，脫色反應(yīng)過程中，加入硝酸或硝酸銨的質(zhì)量受濕法磷酸中有機物含量的影響，有機物含量多則加入的硝酸或硝酸質(zhì)量相應(yīng)增多，一般加入硝酸或硝酸銨的質(zhì)量為濕法磷酸質(zhì)量的0.1％～15％，優(yōu)選的0.2％～10％。脫色反應(yīng)中的反應(yīng)時間主要受濕法磷酸自身溫度的影響，溫度越高則反應(yīng)越快，一般反應(yīng)時間為2分鐘～150分鐘，優(yōu)選的10分鐘～120分鐘，相應(yīng)的反應(yīng)溫度一般為25℃～90℃，優(yōu)選的35℃～60℃。

本實施例中，脫色反應(yīng)生成的氣體與空氣的體積比須保證在1：10以上，以確保氧化反應(yīng)進行完全，一般為1：10～30，優(yōu)選的，1：10～15。

作為進一步可選技術(shù)方案，本實施例中，引風(fēng)裝置200需保持反應(yīng)釜100的上部空間為負壓，以使脫色和氧化反應(yīng)正常順利進行；吸收塔400中通過噴淋泵600噴入硝酸或硝酸銨，噴淋泵600為噴頭404提供的工作壓力大于等于4kgf/cm²，以保證吸收過程的順利進行。

本實施例還提供一種氮基氧化劑，在濕法磷酸生產(chǎn)磷酸初品脫色反應(yīng)中的應(yīng)用。

本實施例中的氮基氧化劑可選為硝酸或者硝酸銨。

作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，采用上述實施例內(nèi)容的濕法磷酸的脫色方法進行濕法磷酸脫色，并且脫色后的磷酸初品用于磷復(fù)肥的生產(chǎn)。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。