磷酸生产工艺综述

磷酸生产工艺大PK
□  中国无机盐工业协会
王佩琳

工业化生产磷酸主要方法有湿法净化磷酸、热法磷酸和窑法磷酸。近年国内湿法磷酸生产企业不再单一生产磷肥用酸，而是开始走湿法酸净化，进一步向生产工业级、食品级磷酸，向磷酸盐产品的系列化方向发展。国内自行开发的窑法磷酸有转窑法和燧道窑法两种。湖北宝康建成了1万t/a工业性转窑法磷酸示范装置，正在试运行；湖北三新磷化公司已建成了3万t/a的燧道窑法磷酸工业装置。本文将通过对湿法磷酸、热法磷酸、窑法磷酸生产工艺及其生产成本、竞争力的分析对比，提出今后我国工业磷酸的发展方向。为对比不同工艺生产的磷酸制造成本，测算过程中采用统一的矿价和煤、电、水等公用工程价格，并对固定成本和折旧成本进行了统一。
工艺路线分析
    1．湿法净化磷酸

湿法净化磷酸生产的主要特点：① 95%以上用于生产高浓度磷复肥，仅有少量商品酸；② 90%以上采用硫酸萃取工艺，硫酸价格对其生产成本影响较大；③装置规模大型化，30万t/a以上的装置占有较高的比例；④磷肥是支农产品，其生产原材料及公用工程如电、煤供应享受国家优惠政策，同时其产品销售也受到国家产业政策的制约；⑤我国磷肥生产主要集中在云、贵、鄂，2007年3省DAP产量占全国DAP总量的70%，MAP产量前5位的省市鄂、川、黔、云、渝合计产量占到全国MAP总量的82.6%。

我国高浓度磷复肥企业60%以上是采用硫磺制酸，多为大型骨干企业。以DAP为例，产量在前10家的企业（合计占全国总产量的80%）中就有7家采用硫磺制酸，而云、贵、鄂、渝是缺硫地区，硫磺的价格变化对磷酸乃至磷肥的生产成本影响很大。特别是2007年以来,受硫磺价格巨变影响，硫酸价格已上涨10倍左右，湿法磷酸企业生产成本大幅度增加，在一定程度上影响了磷肥的生产。表1为湿法磷酸（肥料级）生产成本统计。

湿法磷酸在采用酸分解磷矿石（国内绝大多数为硫酸法）时，矿石中的铁、铝、镁等各种杂质会同时进入到磷酸产品中，萃取后的湿法磷酸浓度低，需要经过浓缩才能达到生产高浓度磷肥的质量要求，但经过浓缩的磷酸仍含有很多杂质，必须经净化除杂后才能达到工业级和食品级磷酸的要求。湿法磷酸净化技术包括化学沉淀法、离子交换法、结晶法及溶剂萃取法等多种工艺，目前多采用溶剂萃取法。不同净化工艺得到的净化酸的质量、生产成本有很大差异。近年国内采用溶剂萃取法净化技术取得了突破性进展，贵州宏福引进以色列贝特曼化工技术公司湿法磷酸精制技术的10万t/a P2O5装置已于2006年10月投产；安徽六国化工也开始与比利时Prayon公司洽谈引进湿法磷酸精制技术。此外，利用国内净化工艺技术的1万t/a装置也在建设中，这标志着我国湿法磷酸净化技术开始跻身于世界先进行列。

由表1可见，硫酸占湿法磷酸直接成本的59.3%，磷矿占20.9%。根据四川大学钟本和教授对溶剂萃取法湿法磷酸净化工艺的净化生产成本分析（基本采用钟教授2005年的数据，对矿价、公用工程及萃取酸价格数据进行了适当的调整），在湿法磷酸净化制造成本中，原材料占91.5%，其中湿法酸占84.9%，折算成湿法净化磷酸总成本中硫酸占其制造成本的50.3%，磷矿占17.74%。由此可见，硫酸的价格是湿法净化磷酸制造成本的主要影响因素。
    2．热法磷酸

热法磷酸有传统的一步法工艺和二步法工艺，近年国内二步法工艺随着云南化工研究院研究开发出“高效利用反应热副产工业蒸汽的热法磷酸生产技术”而有较快的发展。为了更准确地与湿热法磷酸对比，本文仍以传统的一步法工艺为基础进行论述。表2为热法磷酸生产成本分析。

在热法磷酸成本中，黄磷占制造成本的94.1%,经对黄磷制造成本的分解，则在磷酸制造成本中电费占47.1%，磷矿占21.0%，焦炭占18.8%。由此可见，电费是影响热法磷酸制造成本的主要因素。
由上述分析可见，以2008年8月硫磺和磷矿价格为基准，湿法磷酸与热法磷酸生产成本相当。如果计算黄磷生产过程中的副产物回收，那么自产黄磷生产热法磷酸与采用湿法净化磷酸相比，热法占优势，但如果外购黄磷，在当前黄磷价格下，其生产成本将在此基础上增加2000元/t左右。
    3．窑法磷酸

燧道窑法磷酸是采用隧道窑为主反应器，以中低品位磷矿和选矿后的尾矿为原料，通过配料、粉磨、成型，将料坯做成建筑材料的形状，进入窑炉烧结，含P2O5的窑气用水合塔吸收，制取工业级磷酸，并回收尾气中的氟，

[ 本帖最后由 金栋 于 2008-11-17 08:43 编辑 ]