一、熱法磷酸
熱法是用黃磷燃燒并水合吸收所生成的P4O10來制備磷酸,熱法磷酸的制造方法,要有:
1.完全燃燒法(叉稱一步法)
將電爐法制磷時所得的含磷爐氣直接燃燒,此時不僅磷氧化為五氧化二磷,-氧化碳也被氧化:
P4+10C0+1002-一P201o+10CO2
反應放出大量的熱,由于磷酸有烈的腐蝕作用,此歧應熱實際不能利用,燃燒后的氣體必須冷卻。以保證磷酸酐完全吸收。
由于氣體溫度高,磷酸酐與水作用時首先生成偏磷酸(HPO3),冷卻后再轉化成為正磷酸:
P4020+2H20-4HPO3
HPO3+H2O=m=H5PO4
此法由于熱能利用差,在工業上未被采用。
2.液態磷燃燒法(又稱二步法)
二步法有多種流程,在工業上普遍采用的有兩種:第一種是將黃磷燃燒,得到五氧化磷用水冷卻和吸收制得磷酸,此法稱為水冷流程。第二種是將燃燒產物五氧化二磷用預先冷卻的磷酸進行冷卻和吸收而制成磷酸,此法稱為酸冷流程。
將黃磷在熔磷槽內熔化為液體,液態磷用壓縮空氣經黃磷噴咀噴入燃燒水合塔進行燃燒,為使磷氧化完全,防止磷的低級氧化物生成,在塔頂還需補充二次空氣,燃燒使用空糧為理論量的1.6~2.0倍。
在塔頂沿塔壁淋灑溫度為30~40°C的循環磷酸,在塔壁上形成一層酸膜,使燃燒氣體冷卻,同時P2O5與水化合生成磷酸。塔中流出的磷酸濃度為86%~88%H3PO4,酸的溫度為85°C,出酸量為總酸量的75%。氣體在85~110°C條件下進入電除霧器以回收磷酸,電除霧器流出的磷酸濃度為75%~77%H3PO4,其量約為總酸量的25%。
從水化塔和電除霧器來的熱法磷酸先進入浸沒式冷卻器,在噴淋冷卻器冷卻至30~35°C。一部分磷酸送燃燒水化塔作為噴灑酸,一部分作為成品酸送儲酸庫。
3.優先氧化法
在454~532°C條件下,與理論量120%~130%的空氣混合,使磷蒸氣和磷化氫氧化,而CO僅氧化了5.6%~7%,然后用稀磷酸吸收磷酸酐制成熱法磷酸。此法尚未I業化。