磷化工园区萃余酸资源化利用及工艺控制分析

王彦峰，郑鸿雁

（瓮福（集团）有限责任公司瓮福化工公司，贵州  福泉  550501）

摘  要：在磷化工园区生产工艺中，为了更好地促进磷素资源的回收应用，本文提出运用消化湿法，优化萃余酸工艺流程，分析萃余酸的性质，研究工艺控制措施，设置适宜的浓磷酸、萃余酸进料比例，通过磷酸给料泵，持续输送配制肥料级浓磷酸，将管式反应器用酸与液氨输送入垂直切入管式反应器中，均匀混合开展串级控制，设置磷流量控制副回路调节器液氨给定值，进行氨化处理，筛分提取合格颗粒，颗粒粒径为2～4mm，返料比设置为（4.5～6.5）∶1，以此进一步促进萃余酸的资源化利用，更好地符合当前生产工艺的相关要求，增强产品的综合生产效能。

关键词：磷化工园区；萃余酸；工艺控制；磷酸铵

当前精制磷酸在工业、农业、医药等多项领域中被广泛运用，能够满足多项使用需求。虽然生产技术不断进步，但是在具体作业过程中，依然受到工业提纯方法的制约，湿法磷酸提纯作业中会产生萃余酸这一副产品，与普通磷酸相比，萃余酸的综合品质相对不高，但是wP2O5相对较高，能够达到45%以上。因此磷化工园区具体生产作业中，为了进一步增加磷素资源效益，在相关生产活动完成之后，要求加强对萃余酸的有效处理，进一步提升资源利用效率，更好地提升磷资源收率。

1.磷化工园区的萃余酸

萃余酸，为溶剂萃取法净化湿法磷酸的副产品。净化磷酸装置包括脉冲塔、混合沉降槽、石墨塔等，当前市场上主要采取溶剂萃取法生产净化湿法磷酸，磷酸质量分数为85%，在预处理之后，进行净化与后处理等相关工段。在处理工艺中，添加的净化剂包括NaOH、磷矿浆、Na2S等，之后开展脱硫、脱氟、脱砷等相关处理，通过循环真空工序，浓缩至w（P2O5）53%之后，进入萃取净化工段开展后续施工作业。萃取净化工段中，混合萃取剂与磷酸，促进有机相与萃余相的分离。添加BaCO3精脱硫、脱砷之后，进行洗涤、反萃处理，由此得出较高纯度的磷酸。进一步通过漂白、浓缩等相关处理工艺之后，得出工业级磷酸，再开展脱色、浓缩、脱氟、漂白等相关处理之后，得出食品级磷酸。萃余酸内部杂质含量往往较高，具有较高的黏度，杂质包括Al3+、Mg2+、Fe3+等，在溶液中加入硫酸、药剂等，整体成分较为复杂，萃余酸使用过程中要求进行相关的必要处理措施。因此为了进一步提升资源利用效率，当前磷化工工业园区生产活动中，不断提升萃余酸的利用效率^[1]。

2.磷化工园区萃余酸的资源化利用及工艺控制

2.1 运用萃余酸生产粉状磷酸一铵

通过中和料浆浓缩法制磷铵生产工艺，在作业活动中设置粉状磷酸一铵MAP装置。通过中和料浆，最终得出粉状MAP，进行冷却与包装。为了达到这一生产目的，在作业过程中，在配酸槽中，按照适当的比例加入萃余酸、w（P2O5）湿法磷酸，分流至料浆收集槽之中，促进料浆回收，滤渣之后进行浆酸解。基于搅拌器的使用，通过外力作用充分混合稀磷酸、萃余酸，与具体生产领域与使用要求相结合，适当调整与控制稀磷酸、萃余酸两者之间的比例。混合磷酸w（P2O5）26.40%，w（F-）1.40%，w（Fe2O3）0.68%，w（Al2O30.32%，ρ/1.30g·mL-1，w（固）0.85%，w（SO42-）/2.66%，w（MgO）1.58%，w（SiO2）/0.36%^[2]。

混合磷酸与气氨联动控制之后，借助于循环氨化反应器的推动作用，通过外力作用的实施，促进氨化料浆氨化，中和度（n（N）/n（P））为0.95～1.10，氨化料浆密度为1.28～1.33g/mL，通过相关外力作用的实施，持续释放热能，

氨化料浆温度适宜区间为98～120℃，保证生产环节能够符合具体相关领域的要求。对沸腾的料浆进行闪蒸分离蒸汽处理之后，接受下一步的作业。通过料浆循环泵的推动作用，料浆循环快速进入氨化环节。处理之后，剩余料浆送入强制循环泵进口，借助于蒸发器的使用，对物料进行更为精细地处理，具体操作方式为进行135～145℃低压蒸汽进行加热，在气液分离之后，送入料浆管进行加热浓缩。进入循环泵进口，通过加热器、蒸发器循环泵、闪蒸室的加热蒸发作用之后，密度达到1.50～1.58g/mL^[3]。

借助于料浆过滤器将浓缩料浆较大颗粒充分去除，借助于变频三缸高压泵进行增压处理，直至数值达到5.0～8.0MPa之间，在运用料浆缓冲器进行相关处理之后，通过压力式喷嘴进行喷浆雾化处理，此时在作业中出现细小的料雾，使得处理之后的物料能够与高温烟气接触。干燥塔床层温度50～60℃， 此时进行延长悬浮流化工艺处理，达到更为良好的物料与热空气接触换热效果，进一步促进水分蒸发，实现对废弃物料的有效开发与运用，进行产品输送，完成成品包装工序。

2.2 运用萃余酸生产粒状磷酸铵

借助于传统法双管式反应器工艺，设置2×600kt/a磷酸二铵装置，目的在于制得磷酸二铵、粒状磷酸一铵，利用双管式反应器中和处理，结合具体生产工序，优化鼓涂布氨化粒化作业布置，合具体生产工序，进一步优化筛分及破碎工序。应当看到，在具体作业开展过程中，磷酸铵往往具有巨大的产量，具备极强的消化缓冲能力，有利于更好地促进萃余酸消化。净化磷酸副产萃余酸量能够超过100kt/a，在具体施工作业中，在肥料级磷酸铵制作中具有较强的使用价值，实际使用量能够达到50%。结合具体领域的运用需求，适当处理萃余酸与湿法浓磷酸，按照具体应用领域的相关要求，将浓磷酸缓冲贮槽之中，进行充分搅拌处理，调控混合之后，分析浓磷酸的相关参数，例如P2O5含量、密度等，结合具体情况，设置适宜的浓磷酸、萃余酸进料比例，并结合具体情况进行适当调整。由此促进相关生产工艺的顺利运行，进一步保证产品质量的稳定性，由此通过相关处理之后，更好地消化萃余酸^[4]。

将浓磷酸与萃余酸按照一定的比例混合之后，肥料级浓磷酸中，w（P2O5）46.95%，w（F-）0.61%，w（Fe2O3）0.54%，w（Al2O30.44%，ρ/1.63g·mL-1，w（固）2.07%，w（SO42-）/4.76%，w（MgO）2.44%，w（SiO2）/0.34%。在相关工艺处理中，输送配制肥料级浓磷酸，通过造粒预洗涤器开展下一步处理工艺，以此洗涤净化造粒尾气，在相关处理之后即分流回收至反应器配酸槽之中，按照一定的比例配置之后，通过磷酸给料泵输送肥料级浓磷酸，制得w（P2O5）40%管式反应器用酸。在处理完成之后，在垂直切入管式反应器中进行下一步处理，进行均匀混合，结合实际情况，开展中和度（n（N）/n（P）测试，进一步优化输入集散控制系统DCS的有序运行。借助于管式反应器，进一步优化给料作业，实现对磷酸流量、液氨流量的高效处理，并进行适当串级控制，设置适宜的磷流量控制副回路调节器液氨给定值，按照相关生产需求与具体作业要求，定量给料。对中和反应料进行喷浆涂布造粒，进一步进行氨化处理，得出颗粒物料，进行进一步回转干燥处理，提取合格颗粒，返料比4.5～6.5∶1，流化冷却成品颗粒，此时配料包装作业最终完成^[5]。

2.3 运用萃余酸生产高浓度晶体磷酸一铵

在具体生产工艺中，以萃余酸作为（20+30）kt/a高浓度晶体磷酸一铵装置的磷素来源，得出72%～73%产品w（P2O5+N），具有一定的运用价值，例如滴灌肥，基于磷酸一铵纯度的提升，产品附加值也相应增大。晶体磷酸一铵生产工艺运行过程中，将气氨、42%～46%净化磷酸装置萃余酸（w（P2O5）按照一定的工艺要求进行相关处理，基于一定的化学反应之后，中和度（n（N）/n（P））形成1.05～1.15磷铵料浆，再结合具体应用领域的相关使用要求，按照适当的比例配置母液、冷凝液，使得综合液体能够具有较低的密度与良好的流动性。此时出现料浆，经过一定的处理之后，进行传质处理，通过熟化反应，不溶性杂质按照一定的比例开始沉降。经过以上处理之后，把磷铵料浆送于压滤机之中，行两级压滤分离，此时之中往往具有一定的氮元素、枸溶性磷，对得出的物料进行酸解再浆干燥处理，具有较强的实际运用价值，例如在低养分磷复肥生产过程中具有一定的运用价值^[6]。

通过滤液缓冲槽的一定处理之后，滤液进入双效浓缩工序之中，开展后续进一步处理，开始循环蒸发浓缩，料浆密度1.40～1.45g/mL。通过冷却结晶工序制得磷酸一铵晶体颗粒，在经过3-20分钟之后，晶体颗粒沉降，借助于自动卸料离心机的外力作用完成离心分离工序，达到最终的使用需求。离心液相通过净化反应槽的相关作用，对料浆密度进行适当调整，处理之后的相关作物可以作为生产磷复肥的原料，也具有一定的使用价值。通过相关处理之后，离心分离后晶体w（H2O）往往低于5.0％，通过热空气的作用，得出晶体状磷酸一铵，具有较为稳定的综合使用性能。可以运用于优质的滴灌肥，产品使用过程中具有极高的水溶率，产品的综合使用价值明显提升。

2.4 萃余酸生产过程的控制

萃余酸中金属阳离子含量往往高，例如Al3+、Mg2+、Fe3+等，中和反应料浆流动性不佳，在作业工序中容易出现管道结垢现象，例如CaMgPO4F、MgHPO4、Fe（NH）4、Fe2NH4OH（PO4）·2H2O等，容易降低传热系数，增加管道堵塞的可能性。结垢层主要为可溶于磷酸的物质，为了对此有效处理，在处理工艺中，适当提升加热管料浆流速，以此有效缓解结垢持续积聚现象，结合流量变化，用磷酸配比蒸汽进行净化处理^[7-10]。

3. 结束语

磷化工行业生产活动中，重点处理环节为淤渣、萃余酸，为了进一步增强P2O5效益，要求对上游的萃余酸进行必要处理，以此增强产品质量的稳定性，为此在生产工艺中要求进一步保障物料平衡。当前相关工艺技术不断进步，运用相关生产技术，析出萃余酸高含量金属离子，进一步进行膜分离、化学沉淀、机械压滤等相关操作方式，使得固液分离，以此提升萃余酸纯净度，形成可溶解吸收的元素，以此增强产品的使用效能，在缓释肥或复合肥生产工序中被广泛运用，有利于深度利用萃余酸，以此优化磷化工园区的生产作业，增强整体工艺效能。

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作者简介：王彦峰（1995.12-），男，汉族，云南省新平彝族傣族自治县，本科，助理工程师，化工工艺。