[发明专利]一种磷酸浓缩控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种磷酸浓缩控制方法及系统，磷酸浓缩控制方法基于串联设置的第一浓缩段和第二浓缩段，第一浓缩段上设置有原料稀硫酸的流量控制阀，第一浓缩段上设置有第一蒸汽阀，第二浓缩段上设置有第二蒸汽阀，第一浓缩段的水分蒸发量等于第二浓缩段的水分蒸发量，包括原料稀磷酸溶液的流量控制、第一级浓缩段的蒸汽量控制和第二级浓缩的蒸汽量控制。采用磷酸双级浓缩，两级分别在较高浓度、较低浓度下工作。较低浓度的磷酸经过初步浓缩以后，再进入较高浓度的闪蒸罐再次浓缩。由于采用双级浓缩，则两级之间的平衡控制就非常重要，否则双级浓缩工艺无法持续进行；本发明设计了磷酸双级浓缩的控制方法，以实现稳定的双级浓缩控制。

技术领域

本发明涉及一种磷酸浓缩控制方法及系统，尤其涉及一种可实现磷酸的双级浓缩的平稳、高效运行的磷酸浓缩控制方法及系统。

背景技术

磷酸是重要的化工产品，也是生产其它多种化工产品的基础原料。磷酸可用于生产磷酸一铵、磷酸二胺等化肥；尤其是用于生产磷酸铁锂，是新能源锂电池产业的重要基石。随着新能源产业的兴起，磷酸产业呈现蓬勃发展的态势。现今，我国磷酸产业正面临增产提效的重大历史机遇。

稀磷酸由稀硫酸浸泡磷矿获得，得到的磷酸的浓度有限，需要进行浓缩才能贮存及使用。然而通常的磷酸浓缩仍然沿用传统的方式(如图1所示)进行：磷酸浓缩的过程通常采用一步法，一次性从稀磷酸浓缩至指定的浓度。国内已建的湿法磷酸浓缩系统工艺多采用强制循环、真空蒸发、一级浓缩技术，一次性将稀磷酸从24～27％(以P₂O5计)提浓到46～48％(以P₂O₅计)，浓缩装置的生产能力单系列一般不超过10万吨/年P₂O₅，大型磷酸浓缩装置(20万吨、30万吨)由2个或3～4个浓缩装置生产线系列组成。

传统的磷酸浓缩工艺采用泵将磷酸循环输送，经过加热及闪蒸，分离出符合浓度要求的较高浓度磷酸，并不断根据蒸发情况补充新鲜的稀磷酸。由于传统的磷酸浓缩工艺采用单级浓缩，必须长期处于高浓度状态。然而磷酸液的特性在于：其沸点、粘稠度、杂质含量都随着浓度升高而升高。随着浓度的升高，其沸点显著上升，同在40kPa绝对压力状态下比较，浓度为28％P₂O₅的磷酸溶液的沸点为85℃左右，而浓度为51％P₂O₅的磷酸溶液的沸点为110℃左右。由于沸点升高，则要求热源蒸汽的温度、压力较高，而石墨材质的设备难以承受。因此，不能提高蒸汽压力及温度，又会导致加热效率下降、产量受限。

综上，传统的单级浓缩磷酸工艺具有以下弊端：持续在较高浓度工作、沸点高、粘稠度高、蒸发速率受限、产能受限、杂质容易堵塞、停产清洗频繁。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种磷酸浓缩控制方法及系统，具有实现磷酸的双级浓缩的平稳、高效运行的特点。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种磷酸浓缩控制方法，其创新点在于：所述磷酸浓缩控制方法基于串联设置的第一浓缩段和第二浓缩段，所述第一浓缩段上设置有原料稀硫酸的流量控制阀，所述第一浓缩段上设置有第一蒸汽阀，所述第二浓缩段上设置有第二蒸汽阀，第一浓缩段的水分蒸发量等于第二浓缩段的水分蒸发量，包括以下步骤：

步骤1：原料稀磷酸溶液的流量控制，原料稀磷酸溶液的流量采用以下公式得出：

其中：W_E--成品磷酸期望的目标浓度，为质量浓度，单位为％；

P_E--成品磷酸期望的产量，按照质量流量，单位为t/h；

W₀--原料稀磷酸的浓度，为质量浓度，单位为％；

P₀--原料稀磷酸的质量流量，单位为t/h；