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热法酸与湿法酸

发布者:川东化工发布时间:2019-04-04浏览次数:

       磷酸(盐),因其多方面性能一直表现优良,用途和用量不容小觑。 磷酸在基础化工、精细化工中均有应用,涉及食品、石油、材料合成等众多领域,它是第五主族元素磷的最高氧化物的水合物。通过元素周期表,我们可以判断它的酸性要弱于硫酸、高氯酸,属于三元中强酸。

       磷酸的工业化制法主要有两种,分别为湿法与热法。湿法是直接从磷矿石到磷酸;而热法磷酸,是由磷矿石得到黄磷,再由黄磷得到磷酸。

        不管是湿法磷酸还是热法磷酸,从其外观看是没有任何区别的;甚至依照国标中几个简单的指标来化验,也不会反应出任何的区别。这里详细介绍一下湿法酸和热发酸。

湿法磷酸

    一般而言,只要是液体浸取分解磷矿制成的磷酸,可统称为湿法磷酸。 湿法磷酸的发展是渐进完善的过程,从1870年德国首次工业化生产到如今,其技术、生产工艺流程都日趋完善。刚开始时,采用反应釜间歇式生产方式,分批生产,每批约为1-2吨,磷酸的浓度只有8%—10%(P2O5),1915年采用道尔流程(一种工艺流程)以后,磷酸的浓度可提高到22%—23%(P2O5),四十年代以后,湿法磷酸的生产技术获得了明显的进展,新的流程不断涌现,生产设备不断更新,极大的提高了生产强度,同时加强了湿法磷酸的理论研究。现在,湿法磷酸的生产方法以及后续的净化方法已十分成熟。

    制备湿法磷酸所用的液体一般是酸性较强的无机酸,如硝酸、盐酸、硫酸、氟硅酸等,经过液固分离后所得的磷酸常含有多种杂质。根据使用的酸的不同,可以细分为为硫酸法,盐酸或硝酸法以及硫酸氢铵法,而最常用的是硫酸法。

     湿法磷酸由于含有诸多杂质,极大的限制了其应用范围,主要作为高浓度肥料的原料,少部分经过净化提纯的磷酸也参与精细磷酸盐产品的生产。一些生产技术过硬的企业经过对湿法磷酸的净化精制,其产品也用于一些精细化要求的行业。

热法磷酸

      与湿法磷酸的开发相比,热法磷酸的开发要晚一些,大约始于上世纪初期,美国农业局进行了电炉法制磷酸的中间试验,在第一次世界大战期间,美国农业部在Charlotte附近建设了第一个电炉法制磷酸的生产工厂。美国从1933年开始致力于热法生产的研究,完成了从小试、中试到大型装置的试验与建设,并首先建设了全不锈钢二步法生产装置。而我国的热法磷酸发展较晚,最早在1958年由上海化工研究院使用单质磷,采用酸冷流程和水冷流程的中间试验,经过多年研究、改进,国内热法磷酸生产工艺技术已经趋于成熟。川东化工便是当时实践热法磷酸的实力厂家之一。

    热法磷酸的主要生产工艺过程是黄磷的燃烧以及后续的水合过程,按燃烧水合的生产工艺配制可以分为燃烧水合一步法和燃烧水合二步法。世界各国主要采用电热二步法。所谓二步法,也叫水冷法,其具体做法是先将磷矿石、硅石和焦炭的混合炉料加入电炉内,靠电炉将其加热至1300℃以上,使炉料熔融产生分解还原反应,生成含有大量元素磷的炉气(后来,企业研发出回收黄磷尾气的生产工艺),炉气随后进入冷凝系统,经冷凝分离后,精制而得到黄磷。黄磷经输送至磷酸制造工段,通过黄磷氧化然后再吸收生成磷酸,其主要的反应过程为:

P4+5O2—P4O10
P4O10+6H2O—4H3PO4
     通过上面的工艺过程与反应过程,可以得知,在制备黄磷过程中,金属离子无法在黄磷生产过程中还原和挥发。因此,磷矿中除F(氟),As(砷)等易挥发的物质进入黄磷产品外,其它杂质会随同矿渣一同排除。所以,热法磷酸纯度高,杂质少,主要用于高品质磷酸及磷酸盐的生产,如医药级、食品级、电子级以及特殊磷酸盐。

     从热法磷酸的工艺过程,我们可以得知,其产品具有浓度高、杂质少等优点,因此,常可以用作高新技术所需的磷酸盐的生产原料,比如一些高附加值的精细磷酸盐,食品级、电子级、牙膏级等。

     虽然,现在的湿法净化技术一直在进步,而且按照食品级标准,个别厂家生产的磷酸符合;但是对于工业化学品的检验存在检验不确定性和不完整性;所以国家要求食品级产品严禁使用湿法酸作为原料,而一些更高要求的电子级产品,航空级产品更是没办法使用。

    

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