磷酸萃取工艺设计注意要点

孔祥琴

摘 要：磷酸萃取工艺是化学产品生产过程中的一个重要内容，对于磷酸产品的质量与稳定性起到一定的影响。磷酸制品具有较为广泛的应用，不仅在能够作为一些化学类药品的基本成分，同时其纯试剂还能在科学研究中发挥重要的作用。在进行磷酸萃取工艺设计的过程中需要对一些内容加以注意，这样才能使萃取出的磷酸纯度得到显著提高。本研究将对磷酸萃取工艺的基本原理以及流程进行分析，同时对工艺中的注意事项加以思考，这对于提高磷酸萃取工艺水平具有重要影响。

关键词：磷酸；萃取；工艺设计；要点

磷酸是一种基础性的化学试剂，在很多生产以及制造过程中需要对其进行应用，所以加强磷酸的纯度以及稳定性至关重要。想要得到质量更好的磷酸就要首先完善其萃取工艺，使其达到提高磷酸纯度的最佳效果。目前在我国现代化学试剂的生产及提纯过程中，对于磷酸的萃取工艺设计还有待进一步加强，其中对于设备及管道的安装与防腐是较为关键的内容。

1 磷酸萃取工艺的基本概况

1.1 磷酸萃取工艺的原理

磷酸是一种十分常见的无机酸，其作为主要成分通常用于制药、肥料以及食品等工业的生产。其中正磷酸的获取主要利用湿法磷酸工艺进行获得，其主要的原理就是利用硫酸对磷矿石进行分解作用，从而得到液体状态的磷酸溶液以及结晶状态的硫酸钙。然后将固体的硫酸钙从溶液中进行分离，就能够得到生产过程所需要的产品磷酸。这种湿法磷酸工艺较为简单方便，在操作过程中也易于掌控，但是其中最为关键的内容就是要控制好硫酸钙的结晶程度，只有形成十分稳定的结晶体才能有利于进行固液分离，这样对于磷酸溶液的纯度来说也有较好地保证。在磷酸萃取的过程中，影响萃取结果纯度较差的因素较多，其中大部分是存在于硫酸钙结晶这一环节。现阶段我国一些大规模的化学试剂生产厂商，其利用的生产装置与设备较大，所以在对基本条件，例如反应物的数量及状态、反应温度、副反应的产生等控制较难进行，所以导致生产出的磷酸纯度偏低。在未来的发展中还需进一步对磷酸萃取工艺进行必要的创新与完善，在保证产品磷酸纯度的同时还能进一步简化生产条件以及降低生产所需成本，这对于我国化工生产产业的未来发展具有积极的影响意义。

1.2 磷酸萃取工艺设计的基本流程

在進行磷酸萃取的过程中，首先需要对磷矿石加以处理，将磷矿石进行粉碎处理，用水均匀搅拌成含水量达30%-35%的磷矿桨。利用剂量计以及流速控制设备将磷矿桨以一定含量及速度运至反应槽。然后将98%的浓硫酸通入反应槽中与磷矿桨进行一系列的反应，生成最初的二水硫酸钙。二水硫酸钙是简单的结晶形式，在适宜的条件下能够进一步形成其他形式的结晶体，从而保证硫酸钙的结晶的稳定性。在反应过程中需要加以重视的内容是硫酸可能在反应槽中被稀释，由于反应槽中的磷矿桨中含有一定量的水分，所以可以和浓度较高的硫酸进行反应，使其得到稀释，这一过程为放热反应，从而进一步引起反应槽中的温度升高。在高温的条件下不利于二水硫酸钙的结晶体形成，所以需要利用外部的冷却系统将整个反应槽中中的温度降至适合结晶的区间。目前在磷酸萃取工艺中所使用的冷却装置一般为闪蒸冷却系统，可用过冷却泵对反应物进行循环冷却，这一过程能够有效的降低反应槽中的温度。在闪蒸冷却系统中，最为关键的组成部分就是冷凝器，其冷却的主要原理就是利用冷却水的循环流动使温度得到降低。与反应槽相连的一个重要装置就是消化槽，这一部分的重要作用就是能够将部分溢出的反应物进行及时收集，并为其熟化提供适宜的环境条件。同时消化槽还能进一步对硫酸含量进行一定的重新分配与调整，减少反应过程中泡沫的产生，为磷酸的萃取过程提供更充足的反应空间。从反应槽以及消化槽中流出的料浆再送往过滤机，使料将得到有效的固液分离。在整个萃取的过程中，由于磷矿石的成分较为复杂，所以可能存在一些副反应的发生，产生二氧化碳等气体，这些气体要从反应槽中的排气口进行排出，同时要对这些气体进行必要的洗涤，防止存在二氧化硫等有害气体的存在。

2 磷酸萃取工艺设计需要注意的内容

2.1 设备布置的注意要点

在进行磷酸萃取工艺设计的过程中，需要对一些方面的内容加以注意，其中对于设备的布置就是一个重要环节。磷酸萃取工艺中需要设备的种类较为复杂，在进行萃取前要对所有设备进行准备安装，这就需要专业人员对每一个设备的正确顺序进行安排。在整个磷酸萃取系统中，反应槽应与冷凝器尽可能的缩短距离，这不仅能够节省所需要连接管道的长度，同时还能在一定程度上加强冷凝作用，所以达到技能节省材料成本还能提高反映效果的重要目的。冷凝水进行循环的过程中需要利用真空泵为其提供动力，冷凝循环水池的位置也要与整个冷却系统相适应，从而冷却的效率以及有效性。同时再对磷酸萃取工艺的设备进行布置的过程中，还应注意对安全性的考虑，保证整个系统中具有及时有效的应急功能，这在磷酸生产中对于生产者的生命安全起到重要的保障。

2.2 设备防腐的注意要点

磷酸是一种中强酸，对于一些金属材质具有一定的腐蚀性，所以在磷酸萃取工艺中还要重视设备的防腐工作。同时其反应物中包括浓度较高的硫酸，这种物质具有更强的酸性，所以能够对多种材质进行腐蚀。在反应槽中加入硫化定基橡胶以及碳砖能够有效的降低硫酸对反应槽的腐蚀作用，这两种成分在硫酸存在的状态下具有较高的稳定性，所以能够较好地防止反应槽的形变，保证磷酸萃取能够顺利的进行。在整个萃取设备中，具有较多的混凝土结构，所以加强混凝土结构的稳定性对于提高防腐效果至关重要。由于在磷酸萃取过程需要较为严格的密闭环境，所以要保证混凝土顶部的防水性，利用减水剂与膨胀剂使混凝土具有更好的抗渗透能力。此外在一些装置与设备的接口处也要设置一定的防腐涂层，保证设备的边缘具有一定的严密性。

2.3 管道安装的注意要点

管道也是磷酸萃取工艺中的一个重要组成部分，能够使各个设备之间进行很好的连接。不同功能的管道其规格以及材料存在较大差异，在对管道进行安装的过程中需要对具体的设备以及要求严格进行，在安装完成以后还要对管道连接的紧密性进行检查，保证萃取过程能够顺利的进行。为了防止管道出现堵塞状况的产生，就需要对管道设计出一定的坡度，使整个循环过程更加顺畅。

2.4 管道防腐的注意要点

管道防腐也是需要加以重视的内容，不同类型以及功能的管道其材质组成具有较大差异，所以在对磷酸萃取工艺进行管道的选择时，要考虑到不同材质的耐腐蚀性。同时一些反应环节能够产生大量的热能，所以耐高温也是需要进一步考虑的问题。目前在我国磷酸萃取工艺中所常用的管道为衬胶管道，这种管道具有较好的耐腐蚀性，同时其质量较轻，价格适中，所以具有较高的经济价值。

3 结语

现阶段我国磷酸萃取工艺设计中还存在一些有待进一步完善的内容，相信经过化工生产研究部门的不断努力，磷酸萃取工艺将得到显著的完善与改进。加强磷酸萃取工艺不仅对于我国化工生产水平的提高具有积极的促进作用，同时还能为磷酸制品质量的提升起到重要的保证。在未来的发展过程中，提高磷酸萃取工艺中的设备及管道的安装与防腐工作仍将是重点内容，只有保证这些基础工作的有效性，才能使整个萃取工作在更加安全稳定的条件中进行。

参考文献：

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