一種連續生產五氧化二磷的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種五氧化二磷的生產方法，尤其涉及一種連續生產五氧化二磷的方法。
【背景技術】
[0002]五氧化二磷的主要用途是通過水化得到磷酸。磷酸在國民經濟中占有重要地位，是生產磷肥和磷酸鹽的中間原料，磷酸及其下游產品廣泛應用于化工、農業、醫藥、食品和電子等行業。
[0003]目前，國內外磷酸工業生產方法分為濕法和熱法兩種工藝路線。濕法磷酸是通過無機酸(主要是硫酸、鹽酸)分解磷礦制得磷酸。濕法磷酸不僅要求磷礦石的品位高、質量好，而且該方法制得的磷酸雜質含量較高，磷酸濃度低。當前世界范圍內的磷礦資源正在逐步貧化，同時硫酸資源也日益緊缺，磷礦與硫酸的價格攀升，加之該法酸解后要排出大量磷石膏，因此，采用濕法生產磷酸的許多工廠也日益艱難。熱法磷酸是以電熱法生產的黃磷為原料，經燃燒制得五氧化二磷，五氧化二磷經水合后制得磷酸。熱法磷酸純度高，但是由于電熱法生產黃磷能耗極高，因此產品的成本較高。熱法磷酸是現有工藝中磷酸的主要生產方法，但是，由于電熱法生產黃磷能耗極高，因此，熱法磷酸工藝中，如何降低五氧化二磷生產過程中的能耗成為亟待解決的問題。
[0004]中國專利(公開號為CN102616759A)公開了一種利用流化床反應器制備磷酸的工藝及其裝置。該專利通過將磷礦、還原劑破碎篩分后加膨潤土和水混勻、干燥固結，并經二次破碎篩分成顆粒物料后，投入流化床反應器，用燃料燃燒加熱和氧化區高溫氣體換熱升溫至1100?1350°(:，在隊和回流工藝尾氣作用下流化、還原，生成的PjP CO與富氧空氣在氧化區燃燒生成P2OjPCO2, P2O5氣體經除塵凈化后用循環酸吸收制取H 3P04。該專利通過流化床反應器的導熱板將氧化區和還原區分開并實現熱量耦合，通過使磷礦物料流化還原、強化熱、質傳遞，大幅降低了還原溫度和反應時間。但是，該專利在實施過程中還存在如下缺陷:一是該專利的還原過程在流體介質的作用下完成，但是，引入還原反應區的流體介質存在能量不足的問題，難以將還原反應區的礦石顆粒托起而均勻分散在整個還原反應區，使得進入的礦石大多沉積在還原反應區的中下部，還原效果不理想；二是通過導熱板將氧化區和還原區分開，利用導熱板來實現熱量耦合，但是，熱量通過導熱板后會造成熱量損失，使氧化區和還原反應區不能得到足夠的熱量，影響反應效率。
[0005]中國專利(公告號為CN103409615B)公開了一種礦物焙燒還原裝置及其使用方法。該專利的礦物焙燒還原裝置在干燥預熱區設置有抽真空的定向加壓裝置，通過該定向加壓裝置，使裝置內部產生負壓，燃燒劑和還原劑分子流上行，礦物下行，形成對流運動，保證固相和氣相轉化親和，從而完成焙燒還原。該專利保證了固相和氣相的轉化親和，但是，通過定向加壓裝置僅使焙燒氧化反應區形成負壓，在還原反應區仍為正壓的反應環境。由于磷礦石的還原過程屬于氣體體積增大的反應，正壓的反應條件不利于磷蒸汽的釋放；并且，正壓的操作條件容易導致反應器中的熱量向外噴出，不僅會造成熱量損失，也容易引發安全事故。
[0006]另外，五氧化二磷的制備過程中，還有如下兩個技術問題是容易被本領域技術人員忽略的:一是在高溫下，磷礦石中的部分成分易形成熔融態物質，如焦炭、硅石等；粘流在爐壁上的熔融態物質下降至排渣口時，溫度的降低極易造成熔融態物質結焦，進而對排渣口造成堵塞，不僅使得反應不能連續進行，而且需要頻繁清洗反應設備。二是現有反應設備中使用的保溫材料多為不定型耐火材料，如莫來石澆注料、高鋁澆注料或是剛玉澆注料，所用耐火材料層的厚度通常為1000?1400_，雖然現有技術中采用的耐火材料層可有效地控制爐內熱量的流失，但是耐火材料層的厚度較厚，極大地縮小了反應設備的可用空間。
[0007]因此，急需開發一種綠色、環保、安全、連續地生產五氧化二磷的方法來替代現有技術中落后的工藝。
【發明內容】
[0008]針對現有技術之不足，本發明提供了一種連續生產五氧化二磷的方法，所述方法至少包括磷礦石的還原反應和磷單質的氧化反應，通過中央控制單元基于流化反應器內所述還原反應和所述氧化反應的實際情況并按照使得所述還原反應和所述氧化反應均在非正壓的條件下完成的方式來調節所述流化反應器內的氣流。
[0009]根據一個優選實施方式，通過中央控制單元基于監測到的所述流化反應器內的實際情況調節鼓風裝置和抽風裝置的送風與排風，以使所述流化反應器內維持穩定的非正壓環境，從而使得所述還原反應和所述氧化反應在非正壓條件下完成。
[0010]根據一個優選實施方式，所述鼓風裝置與所述流化反應器的燃氣進口管連接，所述抽風裝置與所述流化反應器的出口管連接，通過調節鼓風裝置和抽風裝置的送風與排風，使得所述流化反應器的還原反應室和氧化反應室內形成壓力為O?-500Pa的環境。優選地，所述流化反應器的還原反應室和氧化反應室內形成壓力為-280?-200Pa的環境。
[0011]根據一個優選實施方式，五氧化二磷的連續生產是通過如下方式實現的:通過所述流化反應器的第一截流槽和第二截流槽收集還原反應室和氧化反應室內產生的熔融態物質并將所述熔融態物質通過第一截流引出管和第二截流引出管導出所述流化反應器；并且通過所述流化反應器的排渣管將反應完后的固體尾渣排出所述流化反應器，同時，通過所述流化反應器的出口管將反應生成的五氧化二磷收集并引入五氧化二磷吸收裝置以實現五氧化二磷的連續生產。
[0012]根據一個優選實施方式，所述磷礦石的還原反應包括如下步驟:將制備好的顆粒物料投入所述流化反應器的還原反應室，進入所述還原反應室的顆粒物料被從位于所述還原反應室下方的噴射拱上的噴流通道向上噴出的燃燒氣體加熱并托起而懸浮于所述還原反應室發生還原反應。
[0013]根據一個優選實施方式，所述顆粒物料經所述燃燒氣體加熱至1150?1350°C，并且所述顆粒物料在1150?1350°C下還原0.3h及以上生成磷單質。優選地，所述顆粒物料在1250?1350°C下還原0.3?3h生成磷單質。
[0014]根據一個優選實施方式，所述顆粒物料的制備方法包括如下步驟:將磷礦石破碎后過篩至10?100目，并向所述過篩后的磷礦石中加入還原劑，再將所述磷礦石和所述還原劑混合后放入造粒機中造粒以形成直徑為3?4_的顆粒物料作為原料備用。
[0015]根據一個優選實施方式，所述磷礦石的含磷量為17?30%。
[0016]根據一個優選實施方式，所述磷單質的氧化反應包括如下步驟:所述還原反應生成的磷單質隨向上流動的氣體進入氧化反應室，所述磷單質與從所述氧化反應室的富氧空氣管進入的富氧空氣發生氧化反應生成五氧化二磷；并且所述氧化反應和所述還原反應通過還原反應室向上流動的氣體和所述富氧空氣管進入的富氧空氣形成穩定的氣流界面而彼此分隔開。
[0017]根據一個優選實施方式，所述富氧空氣的含氧