从磷酸半水合物晶体中回收五氧化二磷值制造技术

在制造磷酸的半水合物过程中析出的晶体中吸留的Ｐ－［２］Ｏ－［５］值是通过在Ｐ－［２］Ｏ－［５］浓度为约０．１％至约１０％和游离硫酸盐浓度范围为约０．１％至约１０％的酸性环境中使半水合物晶体溶解和再结晶成二水合物晶体而得以回收的，水被用来洗涤二水合物滤饼，从这次洗涤面得的滤液被用来将半水合物晶体再溶解。游离硫酸盐值最好是由供给至二水合物结晶器的硫酸来保持。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种将包含在半水合物晶体和在制造磷酸的半水合物过程中产生的未反应磷酸钙岩中的P2O5值回收的改进方法。本专利技术的方法比已有技术方法较少依赖于外部变量，不管从回收时间来说还是收得率来说，都更有效。目前，主要用于农业目的的磷酸通常是通过采用所谓的“湿法”制造的，该方法包括通过对开采得到的磷酸盐岩用磷酸加溶和与硫酸反应进行处理，从而产生一种磷酸溶液和不溶硫酸钙。在二水合物方法中，所产生的磷酸具有P2O5浓度为约26%至约30%，并且不溶硫酸钙是以二水合物状态（CaSO4·2H2O）存在的。半水合物方法导致产生了P2O5浓度为约38%至约50%的磷酸产物和呈半水合物状态（CaSO4·1/2H2O）的不溶硫酸钙产物。美国专利第4，132，760、4，196，172和4，220，630号揭示了两种方法的进一步细节。由于对于磷酸盐肥料产物的生产来说，通常要求磷酸的浓度为约40%或更高（以P2O5为基准），因此，在有能力在该浓度范围内直接生产磷酸方面，半水合物方法比二水合物方法具有显著的优点。然而，半水合物方法也具有许多显著的局限，这些局限看来是该方法所固有的，诸如差的淤浆过滤性、低的产物回收率、过滤器上的滤饼转化、结垢等。这些局限使得半水合物方法不能早期商业化。因此，二水合物方法在工业上被早期接受，并成为通用方法。随着时间的推移，能源成本的不断上升增加了对相对于能源来说更有效的半水合物方法发展的刺激。最终，在克服了起初方法的一些局限之后，出现了半水合物方法的几种商业变化形式，并且由此在磷-->酸盐工业中开始了朝着半水合物型操作发展的趋势。尽管经济学通常使得半水合物方法领先于二水合物方法，半水合物方法并不是没有其自身固有的局限，这在前面已提到过了。半水合物方法的一个特别突出的缺点是其回收率可比二水合物方法低2%至3%。该较低的回收率主要是由于更显著的P2O5值在硫酸钙滤饼中的吸留。这些所谓的“晶格束缚损失”是由于下列几个因素引起的，诸如磷酸盐在半水合物晶体的晶格中的取代，磷酸在半水合物过程期间形成的多晶中的夹裹，以及在半水合物晶体表面形成Al-F-P2O5配位化合物。晶格束缚损失随着有利于由磷酸盐代替硫酸盐的条件而增加，诸如较高的产物酸浓度和在磷酸中较低的游离的硫酸盐浓度。回收吸留的P2O5值以及夹裹在未反应的磷酸钙岩中的P2O5值的一种方法是：使半水合物晶体再结晶成二水合物晶体。在这种再结晶过程中，由半水合物过滤器排出的半水合物滤饼被送至二水合物磷酸厂，或送至再结晶段，在那里，半水合物晶体得以溶解并再结晶成二水合物晶体;这就从晶体中释放出了吸留的P2O5以及通常留在滤饼中的其他杂质。在过滤期间从二水合物晶体中分离出的液相是磷酸，它通常具有浓度为12%至18%（以P2O5为基准）。该滤液或二水合物酸被用来洗涤在半水合物过滤器上的半水合物滤饼。将由半水合物过滤器得到的第二滤液与产生酸混合，以形成一种浓度范围为33%至40%（以P2O5为基准）的再循环酸流。该再循环酸被返回到半水合物反应器，以溶解磷酸盐岩料。将在半水合物反应器中形成的半水合物淤浆在半水合物过滤器上过滤，从而从通常浓度范围为40%至46%（以P2O5为基准）的磷酸产物中分离出滤饼。理论上来说，采用再结晶阶段来使硫酸钙二水合物再结晶应能产生一种比P2O5浓度较低的单个阶段半水合物方法更浓的磷酸产物，即-->其P2O5浓度为44%至50%。该更浓的酸应导致在结晶期间产生大量的晶格结合P2O5，并且该附加的晶格结合P2O5应在再结晶阶段被回收且最终出现在最后的酸产物中。然而实际上，由于再结晶要求的条件，在低酸浓度下可获得最佳的回收，该浓度通常在43%至45%（以P2O5为基准）范围内。再结晶阶段的操作对P2O5值的回收来说是关键性的，这是因为再结晶的速率随二水合物酸浓度的增加而急剧地下降。例如，在二水合物酸浓度为大于约20%（以P2O5为基准）时，再结晶的速率太慢，从而导致不完全再结晶和低的收得率。该结果如果相当严重，会使过程不能进行。反之，如果二水合物酸浓度太低，即为12%（以P2O5为基准）或更低，则需要产物酸大量再循环，以满足产物磷酸的浓度要求。这会减小全部过程的生产能力，使得操作效率降低，并使成本提高。所述过程的半水合物和二水合物部分间的这种相互关系是一个严重的缺点，这就需要半水合物和二水合物过程同步，而这并不总是可能的。为了同步而对二个过程进行的重新调整使得附加的停机时间成为必要，从而不利地影响了所述过程的总操作效率、实际回收和整个过程的经济性。另外，诸如上面提及的再结晶程序需要数个小时，以使半水合物晶体完全转化成二水合物晶体，这在任何工业方法中是一个显著的缺点。根据本专利技术，一种从在制造磷酸的半水合物过程期间产生的半水合物晶体中回收P2O5值的方法包括：通过在一磷酸浓度范围为约0.1%至约10%（以P2O5为基准）和游离硫酸盐浓度范围为约0.1%至10%的结晶器中再结晶而使半水合物晶体转化为二水合物晶体。二水合物结晶器中的游离硫酸盐浓度是通过向结晶器中添加硫酸来保持的。磷酸浓度是通过加入足够水来确立的，它作为在二水合物过滤器中的滤饼洗涤，从而满足半水合物晶体的水合要求、进入二水合物滤饼中的水损-->失、在二水合物结晶器中蒸发时可能损失的任何水以及进行半水合物过滤器所需的滤饼洗涤（二水合物酸）所要求的水。这就使得结晶器中的磷酸浓度较低。所述结晶器在低P2O5浓度和高硫酸盐浓度下操作，由此减少了水合时间，这是该方法的主要优点。本专利技术的附加优点包括：用于将半水合物晶体转化为二水合物晶体的转化时间显著减小为小于1小时，常常为小于30分钟;控制最终产物酸中杂质浓度方面的灵活性;全部过程的半水合物和二水合物部分的基本上独立的操作;提高的产物回收率;和更大的操作灵活性。本专利技术使得所述过程的连续操作成为可能，甚至当半水合物或二水合物过滤器停工检修时也是如此。所述附图是本专利技术的一个较佳实施例的流程图，它描述了半水合物滤饼的结晶和其随后的溶解，以及在硫酸存在下再结晶为二水合物滤饼。图中也显示了用水来洗涤二水合物滤饼和二水合物酸至半水合物晶体再溶器的再循环。半水合物方法是一种公知的直接制造浓度范围为约38%至约50%（以P2O5为基准）的磷酸产物的工业方法，其酸浓度比二水合物过程中制得的酸的浓度稍高。在美国专利第4，132，760、4，196，172，和4，220，630号中描述了半水合物过程的工艺类型状态，其各自的揭示通过参考结合入本文中。在这些方法中，由半水合物反应器制得的半水合物淤浆经过过滤，并将半水合物滤饼溶解入一半水合物滤饼“再浆化器”或溶解器中。所述再浆化或溶解是通过将半水合物滤饼与二水合物酸接触而进行的，该二水合物酸来自二水合物滤饼洗涤过程的第二滤液（或再循环酸）。将该溶解的或“再浆化的”半水合物滤饼转移至一磷酸浓度范围为0.1%至10%（以P2O5为基准）的二水合物结晶器中。该磷酸在二水合物结晶器中的低浓度范围是由于采用水来洗涤二水合物滤饼造成的，这就导致产生了显著稀释的二水合物酸，这正-->是本专利技术的一个重要特征。在稀酸性环境中，在浓度为0.1%至10%的游离硫酸盐存在条件下，已发现半水合物晶体向二水合物形态的满意的再结晶可较快本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从在用于制造磷酸的半水合物过程期间产生的半水合物晶体中回收Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］值的方法，所述方法包括：在二水合物结晶器中半水合物晶体再结晶成二水合物晶体，其改进包括：将游离硫酸盐在二水合物结晶器中的浓度保持在约０．１％至约１０％范围内；将磷酸在二水合物结晶器中的浓度保持在０．１％至１０％（以Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］为基准）范围内。

【技术特征摘要】
US 1988-7-11 217,1861、一种从在用于制造磷酸的半水合物过程期间产生的半水合物晶体中回收P2O5值的方法，所述方法包括：在二水合物结晶器中半水合物晶体再结晶成二水合物晶体，其改进包括：将游离硫酸盐在二水合物结晶器中的浓度保持在约0.1%至约10%范围内；将磷酸在二水合物结晶器中的浓度保持在0.1%至10%(以P2O5为基准)范围内。2、如权利要求1所述的方法，其特征在于二水合物结晶器中的游离硫酸盐浓度是通过在结晶器中加入硫酸而保持的。3、如权利要求1所述的方法，其特征在于二水合物晶体淤浆是在二水合物结晶器中产生的，并且在二水合物过滤器中用水洗涤二水合物晶体淤浆，从而产生第一滤液。4、如权利要求3所述的方法，其特征在于至少一部分来自二水合物过滤器的所述第一滤液回到半水合物过程，以用来洗涤半水合物滤饼。5、如权利要求4所述的方法，其特征在于用来自水洗的滤液将来自二水合物过滤器的二水合物滤饼逆流洗涤，从而产生第二滤液，并且该第二滤液被用来溶解半水合物滤饼溶解器中的半水合物滤饼。6、如权利要求5所述的方法，其特征在于所述来自二水合物过滤器的一部分第一滤液被转移来补充第二滤液。7、如权利要求5所述的方法，其特征在于由二水合物过滤器产生作为固体副产物的石膏。8、如权利要求4所述的方法，其特征在于由半水合物滤饼产生的一部分半水合物滤饼被转移至一冷却池中。9、如权利要求4所述的方法，其特征在于在半水合物过滤器中产生了浓度为约40%至46%（以P2O5为基准）的产物酸。10、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述半水合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗南多奥，托马斯F里查德兹，
申请(专利权)人：白泉农业化学品股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]