[发明专利]降低硫酸、磷酸生产能耗的方法

说明书

技术领域

本发明涉及硫酸、磷酸生产工艺，具体说，是一种降低硫酸、磷酸生产能耗的方法。

背景技术

在酸厂，硫酸系统和磷酸系统都是孤立系统，互不联系，存在下述弊端：

硫酸吸收反应是放热反应                                                ，目前采用的工艺是，用水对硫酸进行循环冷却，使其不断吸收SO₃，获得高浓度的硫酸，由于硫酸吸收反应释放的热量很大，吸收塔出口温度高达100℃，冷却水的耗量也很大，泵水能耗很高，是硫酸成本的重要组成部分。同时，为了节约水资源，通常采用循环水冷却硫酸，故需建设庞大的循环水池，配备凉水塔、水泵等设施，占地面积大，土建及装备投资高。不仅如此，硫酸放空尾气温度高达80℃，蕴含的巨大热量白白浪费掉。

目前的磷酸生产工艺，是用磷矿粉加水制得稀磷酸料浆，经沉降分离出清液，再用蒸汽加热浓缩，使稀磷酸中的水分蒸发，获得高浓度磷酸，由于稀磷酸的浓度很低（通常其P₂O₅含量在20%左右），要获得高浓度的磷酸，要消耗大量蒸汽，成本很高。同时，需配置蒸汽锅炉等设施，投资很高。

发明内容

本发明旨在克服上述弊端，提供一种降低硫酸、磷酸生产能耗的方法。

本发明的技术解决方案是：

一种降低硫酸、磷酸生产能耗的方法，将硫酸系统与磷酸系统联系起来，用稀磷酸作为冷却介质，取代冷却水，对硫酸进行冷却，从而降低硫酸能耗；同时，稀磷酸被硫酸加热，水分蒸发，浓度提高，不再使用蒸汽加热，从而降低磷酸能耗。

该方法包括硫酸吸收反应流程和磷酸浓缩流程，其中

硫酸吸收反应流程的具体步骤是：

(1). 将H₂O加入硫酸吸收反应塔循环槽；

(2). 将SO₃气体送入硫酸吸收反应塔，与H₂O反应，生成H₂SO₄；

(3). 用硫酸泵将吸收反应塔中的高温硫酸泵入换热器，与稀磷酸换热，被冷却的硫酸返回吸收反应塔，继续吸收SO₃，提高浓度，如此循环，直至H₂SO₄浓度达到目标值。

磷酸浓缩流程的具体步骤是：

①. 将稀磷酸送入沉降槽沉降，上层清液溢流进入清液收集槽，底层沉淀进入底流收集槽，再由污泥泵排除槽外；

②. 将清液收集槽中的稀磷酸泵入换热器，与高温硫酸换热，稀磷酸被加热；

③. 将加热后的稀磷酸送入蒸发浓缩塔，稀磷酸中水分蒸发，浓度提高，进入收集槽；蒸发浓缩塔的尾气经净化处理后放空；

④. 将收集槽中的浓缩磷酸泵入沉降槽，与稀磷酸混合；

⑤. 将混合后的磷酸分成两路，一路再次泵入换热器，与高温硫酸换热，并按上述步骤循环；另一路送入磷酸系统二吸工段继续浓缩，获得目标浓度产品。

所述蒸发浓缩塔的尾气经净化处理包括步骤，用复挡除沫器除去尾气中的泡沫，尾气达标排放。

本发明进一步的改进方案是，还将硫酸尾气送入磷酸蒸发浓缩塔，增强磷酸水分蒸发效果和速率。

本发明的有益效果：

通过采用上述技术手段，合理调整系统工艺参数，使系统的物料、热量平衡，即可保持系统稳定持续生产，技术简洁实用，技术改造简便，投资少；通过改造，省掉了硫酸生产的冷却水系统和磷酸生产的加热蒸汽供给系统，不仅能耗大幅度降低，也降低了企业的装备投资和占地面积，经济效果显著，分析如下（以年产100kt/a硫酸装置计算）：

1、运行费用：

电耗：装机容量200KW，电价0.6元/KW　耗电200KW·h/h，120元/h，96万元/年。

人工工资：4人，3万元/人，12万元/年

机物料及维修费：40万元/年

尾气带走磷酸雾：3t/a，P2O5　1.5万元/年

费用合计：149.5万元。

2、能耗节约费用

蒸发1吨水消耗蒸气1.2吨，每年节约蒸汽：4.8万吨，每吨按150元计，合计720万元/年；另外，硫酸循环水泵电耗48万元/年，两项累计，共768万元/年。

3、年利润为：

768万元－149.5万元=618.5万元