湿法磷酸净化过程微型化研究

摘要

常规湿法磷酸净化过程中，液-液两相采用“分散-连续”传质模式，存在“混合越好则分相越难”的结构性矛盾，导致传质效率低、设备体积庞大、投资与运行成本高昂。针对这一问题，本文提出在微尺度空间内引入旋流场，实现液-液两相“连续-连续”传递的思路，以规避“混合-分相”的矛盾，并据此设计了微型旋流反应器。系统评估该反应器在湿法磷酸净化的萃取、脱硫和反萃等主要单元操作中的传质与分相性能，并与常规反应槽进行对比。结果表明：在微型旋流反应器中，达到一级传质理论平衡所需的传质时间在0.2 min以内，比常规反应槽减少1～2个数量级，分相时间缩短至1/10～1/5，时空产率提高1～2个数量级。对于萃取和反萃过程，仅需3级即可满足工业化要求，脱硫过程仅需1级，相比常规反应槽，传质级数和设备体积均显著减少。该研究为湿法磷酸净化过程强化与设备微型化提供了新思路，也为涉及液-液传质与反应的过程提供了新的技术支撑。

关键词

磷酸净化 / 微型旋流反应器 / 萃取 / 脱硫 / 反萃

基金资助

湖北宜化-四川大学联合创新中心项目（第三代磷酸萃取新技术工业化开发）; 国家自然科学基金（22208187）