JPS623765B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、燐酸循環路を有する蒸発段階を具備
し、接触式硫酸製造プラントからの余剰熱によつ
て燐酸を前記蒸発段階の蒸発装置の外部で間接的
に加熱する燐酸の濃縮方法に関するものである。 原料としての燐酸塩を硫酸で処理すると、約26
〜32％のP₂O₅を含有する希燐酸がしばしば生じ
るが、これを肥料の製造に用いる為には約45％以
上のP₂O₅濃度まで濃縮する必要がある。 エイ・ブイ・スラツク著「ホスホリツク・アシ
ド」の第２巻（1968年、ニユーヨークのマーセ
ル・デツカー・インコーポレーテツド発行、607
〜634頁）から、次のようにして燐酸を濃縮する
方法が公知である。即ち、燐酸を循環系に導入
し、一方、接触式硫酸製造プラントの余剰熱によ
り発生させた低圧蒸気によつて上記燐酸を真空蒸
発装置の外部で間接的に加熱し、真空蒸発下で濃
縮する。しかしながら、この燐酸の濃縮には大量
のエネルギーが必要な為、接触式硫酸製造プラン
トにおいて蒸気の形で発生する高価エネルギーの
大部分が上記濃縮に消費される。もしこの燐酸の
濃縮に、高価なエネルギーとしての蒸気を用いず
に済めば、接触式硫酸製造プラントからのエネル
ギーはもつと電力生産に使用でき、硫酸及び燐酸
を製造する統合プラントにおける全エネルギー需
要量をカバーすることができる。 本発明の目的は、硫酸及び燐酸を製造する統合
プラントにおいて、高価なエネルギーを希燐酸の
濃縮に使うことをできるだけ避け、希燐酸の濃縮
の為に技術的に簡単でかつ経済的な方法で代替エ
ネルギーを提供することにある。 この目的は本発明によつて次のようにして達成
される。即ち、冒頭に述べた方法において、接触
式硫酸製造プラントにおけるSO₃吸収工程の硫酸
中に生じる余剰の熱によつて燐酸循環系を間接的
に加熱することによつて達成される。 接触式硫酸製造プラントにて生成するSO₃は硫
酸循環系に供給される濃硫酸により吸収される。
大抵の場合、この吸収は中間吸収装置および末端
吸収装置にて行なわれる。この発熱反応にて発生
する熱およびガス相から取り出される顕熱によつ
て、各吸収装置から排出される硫酸の温度は約80
〜100℃になり、熱吸収系の場合には約200℃にな
る。この熱を排出するためには、硫酸をその循環
系において冷却する必要があるが、比較的低いそ
の温度レベルにて生じる熱エネルギーは従来は利
用されることがなかつた。希燐酸の濃縮は２段階
若しくはそれ以上の真空蒸発工程で行なう。燐酸
は、各段階において循環させる。そして各段階に
供給される流量と同量の燐酸のみを次の段階に導
く。燐酸は、蒸発装置に直接供給するか、或いは
蒸発装置の排出側における循環系に供給する。各
蒸発段階の燐酸循環系は少なくとも１基の熱交換
器を具備しており、そこでSO₃吸収工程の硫酸か
ら排出される熱によつて燐酸循環系を加熱する。
最後段の蒸発工程で沈澱する固体物質の一部を分
離し、特に各熱交換器において堆積の問題が起き
ないように、第１段階の燐酸循環系に送る。各真
空蒸発段階において、温度、圧力、および燐酸濃
度の各条件にて水蒸気分圧に応じて水を蒸発させ
ることにより、燐酸を濃縮する。水と共に、弗素
含有化合物もほとんど除去されるが、これに対し
て燐酸の蒸気分圧は非常に低い。 本発明による一実施態様によれば、循環系にお
ける燐酸の加熱は、燐酸と、SO₃吸収工程の循環
路の硫酸との間の間接的な熱交換によつて行な
う。この場合、SO₃吸収工程から排出される硫酸
を熱交換器に直接導き、そこでその熱を間接的に
燐酸に伝達させる。この構成は、特に新プラント
の建設に際して、SO₃吸収工程から燐酸循環系の
熱交換器までの導管の長さが比較的短い場合に採
用される。 本発明による別の実施態様によれば閉循環路に
導入されかつSO₃吸収工程の循環系において硫酸
との間接熱交換により加熱される液体熱担体によ
つて、燐酸を加熱する。この場合、SO₃吸収工程
から排出される硫酸をそのSO₃吸収工程の近くに
配置された熱交換器に導入する。ここでは、熱担
体、好ましくは加圧水が加熱される。加熱された
熱担体を次いで燐酸循環系の熱交換器に導入す
る。熱担体の閉循環路は１系統若しくはそれ以上
設けてある。この構成は、特に、SO₃吸収工程お
よび燐酸循環系においてそれぞれ熱交換器を備え
る現存プラントを改造する場合であつて、SO₃吸
収工程と燐酸循環系の熱交換器との間の導管の長
さが比較的長い場合に用いられる。なお、通常、
熱交換器のために広い場所（領域）が必要となる
が、これは低価格の材料を用いることによつて補
償され得る。 本発明による好ましい実施態様においては、第
１の真空蒸発工程での燐酸の加熱を、互に並列に
接続された２基の熱交換器にて行なう。一方の熱
交換器には末端吸収装置の硫酸を、他方の熱交換
器には中間吸収装置の硫酸の一部をそれぞれ導入
する。さらに第２の真空蒸発工程での燐酸を中間
吸収装置の残りの硫酸で加熱する。各熱交換器
は、２基若しくはそれ以上を互に並列接続したも
ので構成し得る。これにより、接触式硫酸製造プ
ラントの末端吸収装置は、中間吸収装置よりも低
い温度レベルで排出される酸で運転され得る。さ
らに燐酸濃縮プラントの各蒸発段階への熱の分配
を良好に制御することができる。 以下、本発明を実施例につき添付図面を参照し
て更に詳細に説明する。 第１図において、希燐酸を導管１により第１の
真空蒸発工程の蒸発装置２に導入する。この燐酸
を蒸発装置２から導管３により排出し、ポンプ４
により導管５，６を経て熱交換器７，８に導く。
そこで加熱した後、導管９を経て蒸発装置２に還
流させる。導管１を経て供給される希燐酸の燐酸
含有量と等しい量の燐酸をポンプ１１により導管
１０から取出し、導管１２を経て第２の真空蒸発
工程の蒸発装置１３に導入する。この燐酸溶液を
蒸発装置１３から導管１４を経て排出し、ポンプ
１５により導管１６を経て熱交換器１７に導入
し、加熱した後、導管１８を経て蒸発装置１３に
還流させる。濃縮された燐酸を導管１９を経て沈
澱槽２０に導く。製品は導管２１を経て取出され
る。沈澱した固体物質を含有する懸濁液の一部
を、導管２２、スクリユーポンプ２３および導管
２４を経て第１の真空蒸発工程の蒸発装置２に導
入する。蒸発装置２，１３に接続された排出導管
１０，１９からはベント２５ａ，２５ｂによりガ
ス抜きが行われる。 硫酸製造プラントの末端吸収装置２６からは、
高温の硫酸を導管２７、ポンプ２８および導管２
９を経て熱交換器７に導入し、次いで導管３０を
経て末端吸収装置２６に還流させる。硫酸製造プ
ラントの中間吸収装置３１からは、高温の硫酸を
導管３２、ポンプ３３、導管３４，３５を経て熱
交換器８に導入し、次いで導管３６，３７を経て
中間吸収装置３１に還流させる。中間吸収装置３
１からの高温の硫酸の一部を、導管３８を経て熱
交換器１７に導入し、次いで導管３９，３７を経
て中間吸収装置３１に還流させる。 第２図での燐酸の流路は、第１の真空蒸発工程
において熱交換器７が１基しかないこと以外は、
第１図と同じである。 第２図では、末端吸収装置２６から、高温の硫
酸を、導管２７、ポンプ２８および導管４０を経
て熱交換器４１に導入し、そこから導管４２を経
て末端吸収装置２６に還流させる。熱交換器４１
にて加熱した液体熱担体を、導管４３を経て中間
槽４４に導入する。中間吸収装置３１からは、高
温の硫酸を、導管４５、ポンプ４６および導管４
７を経て熱交換器４８に導入し、次いでそこから
導管４９を経て中間吸収装置３１に還流させる。
熱交換器４８にて加熱した液体熱担体を、導管５
０を経て中間槽４４に導入する。この中間槽４４
から、熱担体の一分流を導管５１、ポンプ５２、
導管５３，５４を経て熱交換器７に導入し、次い
でそこから導管５５を経て中間槽５６に導入す
る。熱担体の残りの分流を導管５７を経て熱交換
器１７に導入し、次いでそこから導管５８を経て
中間槽５６に導入する。この中間槽５６から、熱
担体の一分流を導管５９、ポンプ６０、導管６
１，６２を経て熱交換器４１に還流させる。中間
槽５６からの熱担体の残りの分流を導管６３を経
て熱交換器４８に還流させる。 以上説明したすべての実施例において、特に運
転開始時および停止時に全体の熱収支を均衡させ
るため、硫酸または熱担体の循環系に、冷却用な
いし加熱用に追加の熱交換器を連結し得る。 以下に上記実施例の具体例を説明する。 具体例 100％H₂SO₄として計算して、H₂SO₄を１日当
り1500tの生産能力を有する硫酸製造プラントと
組合せた燐酸プラントを設計した。詳細なデータ
は下記表に示す。

【表】

【表】 本発明を次に要約する。原料燐酸塩を硫酸で溶
解して生成する燐酸は肥料製造のために濃縮しな
ければならない。この濃縮は、それぞれ燐酸の独
立循環路を備えた真空蒸発段階が直列接続されて
なる数段階の工程において行なわれる。燐酸は蒸
発装置の外部で間接加熱されるが、この加熱に際
しては、硫酸製造プラントと組合せて、できるだ
け簡単な設備が使用され、かつ必要なエネルギー
の殆んどを廃エネルギーの形で賄われるべきであ
る。このことは、接触式硫酸製造プラントのSO₃
吸収工程の硫酸生成に伴う発生熱を取出して利用
することにより実現される。 本発明の主要な利点は、濃縮に必要なエネルギ
ー（但し、真空にするために必要なエネルギーを
除いた分）を専ら接触式硫酸製造プラントからの
安価な熱によつて賄い得ることにある。また、従
来、一般には、SO₃吸収工程の硫酸循環系を冷却
するのに通常、冷却水または空気を用いてきた
が、それだけ熱の無駄になるばかりでなく、環境
の熱負荷増大を招いてしまう。しかし本発明によ
り、この欠点を避け得る。さらに、必要なエネル
ギーの大部分を安価な熱エネルギーで賄うことが
でき、設備費および運転費を熱媒体として例えば
蒸気を用いた場合と比較して低くできる。なお、
本発明によれば、燐酸濃縮プラントと接触式硫酸
製造プラントとの間の運転上の相互依存性は、接
触式硫酸製造プラントで蒸気を発生させ、これを
熱媒体として用いる方法とは原理的に異るもので
はない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであつて、第
１図は燐酸濃縮プラントを付属させた接触式硫酸
製造プラントにおいて吸収工程の硫酸を燐酸循環
路の熱交換器に直接導く場合の工程系統図、第２
図は燐酸濃縮プラントを付属させた接触式硫酸製
造プラントにおいて熱担体を先ず吸収工程の硫酸
で加熱し、次いで燐酸循環路の熱交換器に導く場
合の工程系統図である。 なお図面に用いられている符号において、２，
１３…蒸発装置、７，８，１７，４１，４８…熱
交換器、２６…末端吸収装置、３１…中間吸収装
置である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燐酸循環路を有する蒸発段階を具備し、接触
   式硫酸製造プラントからの余剰熱によつて燐酸を
   前記蒸発段階の蒸発装置の外部で間接的に加熱す
   る燐酸の濃縮方法において、前記接触式硫酸製造
   プラントにおけるSO₃吸収工程の硫酸中に生じる
   余剰の熱によつて前記燐酸循環路を間接的に加熱
   することを特徴とする方法。 ２ 蒸発段階を互に直列接続された複数段階の真
   空蒸発段階として構成し、この段階の真空蒸発装
   置の外部で希燐酸を間接的に加熱する、特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。 ３ 燐酸循環路の加熱を燐酸とSO₃吸収工程の循
   環路の硫酸との間の間接熱交換により行なう、特
   許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。 ４ SO₃吸収工程の循環路の硫酸との間接熱交換
   で加熱されかつ閉回路中で導かれる液体熱担体に
   より、燐酸循環路の加熱を行なう、特許請求の範
   囲第１項又は第２項に記載の方法。 ５ 第１真空蒸発段階の燐酸循環路の加熱を並列
   接続された２基の熱交換器にて行ない、この際、
   第１熱交換器にSO₃末端吸収装置の硫酸を導入し
   かつ第２熱交換器にSO₃中間吸収装置の硫酸の一
   部を導入し、第２真空蒸発段階の燐酸循環路の加
   熱を前記SO₃中間吸収装置の残りの硫酸で行な
   う、特許請求の範囲第２項又は第３項に記載の方
   法。