杜加磊，翟持，朱远蹠，谢德龙，梅毅

（1 昆明理工大学化学工程学院，云南昆明650500； 2 云南省磷化工节能与新材料重点实验室，云南昆明650500）

引 言

绿色发展、节能减排[1-2]是化工技术发展的必然要求。工业磷酸是国民经济不可或缺的基础化工产品，其主要的生产方法有热法[3]、湿法[4]和窑法[5]三种，热法制得的磷酸纯度高，可直接作为工业级磷酸使用，也可作为食品级、电子级[6]和高纯精细磷酸盐生产的原料，而湿法、窑法磷酸均需要进一步净化[7]才能达到工业级磷酸的质量要求。但热法磷酸生产原料来源于黄磷，每生产一吨黄磷耗电14000 kW∙h，其高能耗制约了热法磷酸的成本。

每燃烧1 吨黄磷释放热量24293 MJ，其燃烧产物P2O5与水反应生产磷酸的水化热为1936 MJ，合计每吨黄磷生产磷酸所放出的反应总热为26289 MJ，占黄磷生产总能耗的25%。因此，全面有效回收热法磷酸黄磷反应热意义重大[8-9]。目前，梅毅教授团队开发的利用自然空气回收黄磷反应热技术已成功应用于0.7 万～9.0 万吨/年热法磷酸装置[10]，技术推广覆盖率达中国热法磷酸生产能力的60%以上[11]。但其黄磷反应热的热回收率仅为50%～60%，系统总热回收率45%左右，水化工段的反应热未获得利用[12-14]；还有较大的提升空间。本文采用Aspen Plus 软件[15-16]对热法磷酸生产工艺进行模拟，通过有效能分析[17-19]，找出了能量利用瓶颈，提出了热法磷酸全热能回收利用新方法。

1 热法磷酸的生产过程及系统能量分析方法

在特种燃磷塔内，黄磷的氧化反应是一个复杂的多级反应[20]，主反应如式（1）、式（2）所示，所有反应均为放热反应。……