【化工装备十年大发展】2437-2025自主开发的半水-二水湿法磷酸制备技术推动磷化工产业转型升级

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近日，中国五环工程有限公司自主开发的半水-二水湿法磷酸制备技术入选工业和信息化部公布的第一批先进适用技术名单。该技术不仅突破了制约行业发展的关键瓶颈，更以综合能耗降低52%、磷回收率提升至98.5%、磷石膏总磷含量低于0.5%的硬核数据，为磷化工产业绿色转型提供了参考。

推动磷化工产业转型升级

　　磷化工是重要的基础产业。然而，传统的湿法磷酸生产技术面临着诸多挑战。一方面，我国磷矿资源虽然丰富，但中低品位磷矿占比较大，传统技术对这类磷矿的利用效率较低，造成了资源浪费。另一方面，传统技术生产过程中的高能耗、高污染问题突出，尤其是大量磷石膏的产生和处理，成为制约行业可持续发展的瓶颈。据统计，每生产1吨磷酸，会产生约5吨磷石膏。磷石膏的堆存不仅占用大量土地，还会污染环境。

　　在稳步推进“双碳”目标的背景下，磷化工产业急需一种资源高效利用、能耗与污染双减的革命性技术。中国五环凭借多年在磷化工领域的深耕细作，投入大量资源开展技术研发，经过十余年的努力，成功开发出具有完全知识产权的半水-二水湿法磷酸制备技术。

提升中低品位磷矿利用率

　　该技术的一大核心价值是提升了中低品位磷矿的利用效率。研究团队通过独特的工艺系统设计和反应条件优化，使原本难以处理的中低品位磷矿充分反应，提高了磷矿的分解率，拓宽了磷矿资源的利用范围。

　　该技术在低碳节能方面也表现卓越，相比传统二水装置，综合能耗降低52%，磷回收率也提高至98%以上。这意味着在生产相同数量磷酸的情况下，能够减少大量磷矿的消耗，提高了企业的经济效益。

　　利用该技术生产的磷酸产品品质优良，能够满足磷肥、饲料级磷酸盐、精细磷酸盐等多种下游产品的生产需求，为下游精细磷酸盐的开发与应用提供了支撑。

　　在磷石膏处理方面，该技术也具有明显优势。生产过程中产生的副产石膏品质好，磷石膏中水溶性磷含量降低，为磷石膏的无害化处理和资源充分利用创造了良好条件。这些磷石膏既可以通过进一步加工生产建材、公路路基材料等产品实现固废资源化利用，也能够达到安全堆存的环保标准，减少对环境的潜在危害。

建成12套湿法磷酸生产装置

　　在技术开发过程中，硫酸钙结晶调控是关键难题。不同的结晶形态和粒径分布会直接影响产品品质和生产效率。研发团队创新性地开发了硫酸钙介稳态半水结晶调控技术，通过精确控制反应温度、五氧化二磷浓度、反应时间等参数，使硫酸钙能够以理想的半水结晶形态析出，为后续的磷酸过滤和重结晶奠定了基础。

　　水合晶相重构和晶间磷高效溶解释放也是技术突破的重点方向。研发团队深入研究了磷矿在反应过程中的晶体结构变化和磷元素的赋存状态，通过优化反应工艺和添加特定的化学试剂，实现了硫酸钙水合晶相的重构，打破了传统技术中晶间磷难以释放的瓶颈，提高了磷元素的利用率。

　　为了进一步提高反应效率和产品质量，研发团队还在硫酸分散注入和高位闪蒸技术方面进行创新。他们采用硫酸分散注入半水料浆双循环高位闪蒸技术，使硫酸能够更加均匀地与磷矿反应，避免了局部反应过度或不足的问题。同时，高位闪蒸技术能够快速分离反应生成的水分和热量，提高了反应系统的稳定性和生产效率，降低了能耗。

　　截至目前，该技术已在国内外建成了12套不同规模的湿法磷酸生产装置，总产能达280万吨/年。其中，宜都兴发化工有限公司38万吨/年湿法磷酸装置是全球单系列规模最大的半水-二水湿法磷酸装置，设备完全实现国产化，各项技术经济指标全部达到同期国际先进水平，并获国家优质工程奖。据估算，该装置每年可减排二氧化碳12.1万吨，折算节约标煤5万吨，节省投资约350万元。在国际市场上，该技术已在突尼斯、埃及等“一带一路”共建国家建设了相关生产装置，为当地磷化工产业发展提供了支持。

　　未来，中国五环将进一步提高磷石膏综合利用率、开发更加节能环保的生产工艺，为我国磷化工产业实现高质量、可持续发展贡献更多力量。

公司开发的“一种二水法湿法磷酸生产工艺技术”2004年正式获得国家知识产权局的授权，2008年荣获第十届中国专利优秀奖。运用该专利技术，公司在国内EPC总承包或设计了多套大中型磷酸装置，成为名副其实的行业翘楚。



图为印尼PJA磷酸项目现场。

随着材料和装备技术的进步以及国家对制造业节能降耗的战略性要求，开发更先进的半水—二水法湿法磷酸技术十分迫切。

相对于二水法磷酸技术，半水－二水法磷酸技术具有明显优势。一是产业政策优势。工业和信息化部《产业关键共性技术发展指南（2015年）》中确定优先发展项化工类仅有“采用半水－二水法工艺对现行二水法湿法磷酸工艺改造”，确定采用半水－二水法技术是湿法磷酸装置转型升级的方向。二是技术先进性优势。半水－二水法装置能耗低、磷收率高、成品酸质量好、石膏品质好。三是经济性优势。半水-二水法装置生产成本较低，装置总能耗约为二水磷酸装置总能耗的48%。

凭借多年的磷肥设计和总承包经验，五环公司在半水－二水法磷酸技术开发方面进行了大量工作，拥有半水－二水湿法磷酸生产系统专利（专利号：ZL 2015 2 0603324.4）和半水－二水法专有技术（专有技术号：ZYJS050S）。公司的专利和专有技术解决了装置大型化所带来的技术风险，提供了成功的大型化装置的真实案例，填补了国内无大型半水－二水法磷酸装置的空白。

国内还在大面积建设“836项目”时，五环公司磷化工技术团队就已经在半水-二水磷酸等领域深耕多时。公司建立了磷矿制磷酸实验室评价装置，配备了专门的磷矿评价试验研究技术团队，开展磷矿评价试验等基础研究工作。

在磷化工发展方面，五环公司作出了具有前瞻性的产业链和技术链发展布局，并以实干家的姿态展开了精心经营。

五环公司总工程师郭国清介绍，公司在以半水－二水磷酸为基础的磷酸梯级利用发展模式上，补充后续深加工产品如磷酸盐和高端磷聚物等，消化上游湿法磷酸及湿法净化磷酸产能，进而完善“矿-肥+盐+高端水溶肥”的产业链。

绿色之治 磷石膏的涅槃

绿色是高质量发展的底色。五环公司地处长江江畔，既有长江大保护的重任，也有高质量发展的雄心。在能源化工领域，工程师们目光不仅停留于解决排放的“治标”，更直击污染问题的“病灶”。

长江的叹息，曾隐于“牛奶河”的浊浪里。磷石膏——这个每年数千万吨的“生态顽障”，是横亘在磷化工与绿水青山间的终极考题。五环公司的破题之笔，落在分子级的刀刃上。

楚星化工磷石膏水洗净化及无害化项目的项目经理王昕告诉记者，五环公司独创“分级净化+定向改性”技术路线，开发出首套耦合浮选与多级逆流水洗与功能改性的工业化集成系统，用功能改性唤醒石膏活性，磷石膏无害化处理全流程技术，通过回收和改性固化可降低磷石膏中水溶磷和氟化物含量，同时回收水溶磷，使处理后的磷石膏可资源化利用或安全堆存。

蓝海之征 弄潮儿的野望

丈夫志四海，万里犹比“磷”。

五环公司从上世纪90年代就开始放眼“蓝海”，尝试走出去。共建“一带一路”倡议的提出，让公司在磷化工领域的工程实力和创新技术登上全球舞台。

依托国内磷化工装置设计、建设领域的卓越业绩和良好声誉，五环公司在国际竞标中展现出强劲竞争力。其海外版图迅速扩展：成功承接突尼斯、巴基斯坦、印度尼西亚PJA、PKG项目以及埃及NCIC等一批具有国际影响力的磷化工EPC总承包项目。一大批项目圆满竣工并稳定运行，其优秀的工程质量赢得了国际业主和同行的广泛赞誉。

突尼斯项目的成功实施，是五环公司国际化征程中的关键里程碑。据时任项目副经理徐金桥介绍，该项目不仅是五环公司在海外承接的首个运用完全自主知识产权的磷化工EPC总承包项目，更标志着其先进的磷化工关键技术实现了规模化出口。在磷资源丰富的突尼斯，项目自启动伊始便备受国际关注。装置在投料试车后仅3个月，便以产品质量优异、原材料和能源消耗指标全面优于合同要求的出色表现，一次性通过性能考核验收。

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