1.3　热法磷酸与湿法净化工业磷酸

磷酸的生产有湿法和热法两种工艺。热法是指在高温状态下，以磷矿石为原料，炭为还原剂，将磷矿石中的五价磷还原为单质磷，再由单质磷进一步氧化吸收为热法磷酸［14］；我国生产的黄磷70％以上用于生产热法磷酸。湿法磷酸是用强酸分解磷矿获得的产品，其主要用途是直接用于生产磷肥；但湿法磷酸经过净化后，可以生产工业级、食品级磷酸［15］。

热法磷酸与湿法净化工业级磷酸的市场取决于成本竞争力［16］。两条路线工业磷酸成本竞争力的比较见图1.7～图1.10。分析表明，热法工业磷酸的竞争力主要取决于磷炉尾气的资源化利用，在工业电价低于1.2元/（kW·h）［目前大工业电价为0.5～0.7元/（kW·h）］、磷炉尾气制甲酸（重庆川东化工集团公司已经实现了规模化生产）的基础上，热法磷酸的成本低于湿法磷酸净化得到的工业磷酸。分析还表明，实施黄磷产业的循环经济后，黄磷产业的万元综合能耗为0.5414吨标煤，低于湿法工业磷酸0.9802吨标煤的综合能耗。图1.7～图1.10对磷炉尾气利用仅仅局限为现有部分企业开发甲酸产品进行的分析；而目前，昆明理工大学已经成功开发了低成本高效磷炉尾气净化技术并在工业上得到应用，经过净化后的磷炉尾气采用羰基合成将获得一系列的化工产品，可以进一步提高磷炉尾气的利用价值［17］。2014年4月，由天津大学和贵州鑫新化工集团有限公司合作建设的千吨级黄磷磷炉尾气制乙二醇和乙醇中试装置通过中国石油和化学工业联合会组织的专家组现场考核验收，由贵州鑫新化工集团有限公司投资建设，采用天津大学黄磷尾气综合利用技术——年产7万吨草酸工业化项目已经开工，该项目计划于2017年6月投产；随着磷炉尾气利用技术的不断完善和进步，黄磷磷炉的生产将从单一黄磷产品拓展为以气为主，联产黄磷的多联产企业。从三废排放看，热法磷加工的废渣已经获得了全部利用，而湿法磷酸副产磷石膏的实际利用率仅为20％左右［18］。

图1.7　不同热加工路线成本对比图（100％负荷图）

图1.8　湿法磷加工路线成本对比图（100％负荷）

图1.9　热湿加工磷酸成本对比图（黄磷渣不利用，尾气利用）

图1.10　热湿加工磷酸成本对比图（黄磷尾气渣均利用）

热法磷酸用于生产食品级及其高纯磷酸，具有纯度高、杂质少的优势。热法磷酸原料来源于黄磷，黄磷是以炭为还原剂，得到单质磷蒸汽再冷凝回收得到的产品；湿法净化磷酸，是采用强酸分解磷矿后固液分离得到湿法磷酸，再通过萃取方法得到工业磷酸。因此，采用气相冷凝得到黄磷，再用黄磷燃烧生产得到的热法磷酸，杂质含量少，多用于食品级高纯磷酸及其磷酸盐的加工。如果进一步生产食品级高纯磷酸，湿法净化工业磷酸的成本远高于热法磷酸。

总的来说，热法磷酸在食品级高纯磷酸应用领域具有优势，湿法磷酸在化肥应用领域具有优势，而工业磷酸的成本竞争力则取决于两条路线（湿法、热法）的技术进步。目前，在磷炉尾气尚未获得大规模利用的情况下，湿法磷酸净化技术与装置建设发展迅速；但随着热法磷加工的技术进步和磷炉尾气的高效利用，热法磷酸的成本将快速下降，必将进一步促进工业磷酸的竞争，推动新一轮的技术创新和热法磷加工的发展。