食品级三聚磷酸钠技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

在食品三聚磷酸钠的生产过程中，世界各国通常采用两种生产工艺，即用热法磷酸与纯碱中和，称为热法磷酸工艺；采用湿法磷酸与纯碱中和，称为湿法工艺。我国三聚磷酸钠生产工艺以热法为主，黄磷和纯碱是生产三聚磷酸钠的主要原料,随着磷矿石,天然气、原盐、煤、电,物流等因素的影响，产品的原料和能耗呈上升趋势,产品的生产成本增加。湿法工艺的成本优势将会体现,但其功能性净化酸应用比例有限，靠湿法酸完全取代黄磷生产五钠的工艺仅仅是个开始,企业还需加大科研投入来解决相关技术难题。

为了解决热法磷酸工艺一方面融磷需要锅炉产生蒸汽来加热，而另一方面磷燃时释放的大量热量被白白浪费掉，还要消耗大量的电能和水资源，用能极不合理的问题，目前由清华大学和云南省科委的省校合作项目“热法磷酸余热利用”就是针对原工艺中用能的不合理现象，把磷燃烧产生的热量加以利用，产生蒸汽供工艺的其他方面的使用。该项目由清华大学、云南化工研究所、江苏工业学院和浙江大学四个单位共同完成，其中关键性子科题“特种燃烧炉设计”由江苏工业学院承担。现该项目已通过云南省科委专家鉴定，达到国内领先水平，工业性推广正在进行，部分已经投入运行，取得了很好的经济效益。

由于我国磷矿资源绝大部分是高杂质含量的中、低品位磷矿，给湿法磷酸净化带来困难。10多年来，我国许多科研单位开展了湿法磷酸净化的研究工作，但迄今尚未形成大规模工业化，究其原因主要是萃取剂价格昂贵、回收困难，造成生产成本过高。四川大学和贵州宏福实业开发有限公司合作开发了具有自主知识产权的湿法磷酸净化技术，该工艺包括预处理、脱硫、过滤分离、萃取、深脱硫、洗涤、反萃和浓缩等过程。该工艺磷酸净化率为70%～80%，磷的总得率99%，溶剂消耗量6kg/t。

第二节 产品工艺特点或流程

1、生产工艺

1）热法磷酸工艺

热法磷酸工艺即以电热法生产的黄磷为原料，经过燃烧水合而制成含量85%的磷酸。带有热能回收装置的热法磷酸生产工艺通常采用两步法，即磷的燃烧和P2O5的水合分别在两个设备内进行。其中，P2O5水合设备与传统的水化塔相似；燃磷设备内设置换热管，以回收磷的燃烧热并副产蒸汽。燃磷设备的技术关键在于如何既防止换热管被高温P2O5气体腐蚀，又能提供良好的传热条件。各国专利技术都是通过控制工艺条件，使换热管表面形成一层特殊的磷化物来加以保护。原德国赫司特集团对其一步法7万t/aH3PO4装置进行了改造，即在原燃烧水化塔前面增设一个塔，专供燃磷使用，原有的燃烧水化塔则改为单纯的水化塔，两塔的顶部以管道相连接，把燃磷塔产生的含磷气体导入水化塔进行水化。磷燃烧塔内钢管表面没有任何防腐衬里，而是通过控制工艺条件，来防止钢管被腐蚀。

2）大型湿法磷酸工艺

湿法磷酸工艺即由磷矿石经过无机酸（主要是硫酸或盐酸）分解，先制得肥料用粗磷酸，再经各种步骤净化除杂，最后浓缩制成纯度与热法工艺相当的工业级磷酸。目前主要的净化方法有化学沉淀法、离子交换树脂法、结晶法、溶剂沉淀法和溶剂萃取法。溶剂萃取法具有所得产品纯度高、生产工艺和设备相对简单、能耗低、原料消耗少、生产能力大、分离效果好、回收率高、环境污染少、生产过程易于实现自动化与连续化，而且有利于资源的综合利用等优点，因而引起了广泛的关注。目前，溶剂萃取法已成为国外净化湿法磷酸的最有效方法之一，许多发达国家已正式采用溶剂萃取法生产工业级和食品级磷酸。

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

1、高新技术发展

高新技术是国际国内区域竞争的前沿和焦点。食品级三聚磷酸钠企业的建设和项目的选择，既要适应国情，更要跟踪时代，尽可能采用当代先进的科学技术，使其具有前瞻性。例如，湿法磷酸的净化技术，精细绿色合成技术等，这些体现了当代三聚磷酸钠发展的高新技术，既要加强引进，为我所用；更要自主创新，发展新技术，提高竞争力。

2、窑法磷酸技术

该技术能充分利用中低品位磷矿和一般的生产设备来生产工业磷酸，因而引起世界各国的广泛关注。但由于多方面的原因，尤其是反应工程技术问题没有解决好，未能实现工业化，因此加强对其关键技术的研发，通过试验设置和模拟工作环境来实现对该工艺的突破是行业技术发展的一个重点。

3、发展节能环保技术

在磷化工产品生产过程中会产生一定量的废气、废水和含砷废渣，随着国家对环境保护及节能力度的日益增加，行业生产技术发展过程中应当注意发展节能环保技术，改进生产工艺，降低污染量，增加废水处理后回收利用装置及热能回收利用装置。