H3PO4是一种重要的无机酸,高纯度的磷酸广泛应用于医药、食品、水处理、电子行业及其它领域。目前磷酸工业化的生产方法有“湿法”和“热法”两种路线。两者相比较,湿法磷酸具有耗电量少、设备易解决、便于操作管理、生产成本低等优点,但产品质量较差；热法磷酸质量较高,但生产过程中环境污染严重且能耗高。随着能源短缺日趋严重,在某些领域通过净化湿法磷酸来替代热法磷酸已得到广泛关注。近年来湿法磷酸的净化方法主要有以下几种：结晶法、离子交换法、电渗析法、沉淀法、浓缩净化法及溶剂萃取法等。其中,结晶法具有高效、经济成本低、环境污染小及产品纯度高等优点,尤其适用于湿法磷酸的高度净化。本研究采用连续逆流熔融悬浮结晶法净化湿法磷酸,该工艺在一个连续的搅拌结晶器(MSMPR)和一个直立的熔融结晶纯化塔耦合的设备中完成,本文对湿法磷酸悬浮结晶的工艺条件进行了优化,通过物料衡算、能量衡算对提纯过程进行数学建模,研究了纯化塔的分离提纯规律,并提出了结晶设备在设计、放大过程中需考虑的影响因素。本文的主要研究内容及结论如下：(1)研究了湿法磷酸的结晶热力学性质和基本的物性数据：密度,粘度,电导率。随着温度升高,磷酸的溶解度逐渐增大；不同磷酸浓度下,磷酸的密度与温度呈线性变化,粘度与温度的关系符合Arrhenius方程；不同温度下磷酸溶液的电导率随浓度增大而先增大后减小,且该最高点向高温方向移动。(2)研究了悬浮结晶设备间歇操作(全回流)时的稳定性、分离提纯效果及不同操作条件的影响。纯化塔达到稳态的时间为11h,且原料浓度增大,所需时间也略缩短,得到的产品纯度升高,但当原料浓度高于86%wt时,原料浓度的增加对产品纯度的提高无明显效果。分析得出产品中各种杂质的去除率在原料浓度为85%-86%wt之间时达到最大值。结晶器中搅拌速率越高,产品浓度及杂质去除率越低；晶种加入量增加,产品浓度及杂质去除率降低。(3)研究了悬浮结晶设备连续操作时,MSMPR结晶器中溶液浓度、晶体悬浮密度的动态特性,以及结晶器不同操作条件下得到的晶体尺寸、形状。不同原料浓度下,结晶器中溶液浓度在3-4h时间后达到稳定,晶体悬浮密度在4-5h时间后达到稳定,原料浓度越高,晶体悬浮密度越大。搅拌速率对结晶器中溶液浓度及晶体悬浮密度的影响不大,搅拌速率越大,得到的晶体颗粒越小；晶种加入量增加,溶液浓度降低,晶体悬浮密度增加,晶种加入量太多会降低晶体产品的主粒度,添加晶种量为原料酸质量的0.15%wt为宜。(4)研究了悬浮结晶设备连续操作时的稳定性、分离提纯效果及不同操作条件的影响。纯化塔达到稳态的时间为13h；产品浓度、纯度随回流比增加而增加,最后趋于平衡；回流比增加,产品中各项杂质的含量降低,纯化塔的分离提纯效果逐步提高；原料中磷酸浓度高,有利于产品纯度的提高,原料浓度差异大时,对杂质浓度沿塔分布的影响也大；在塔内形成的移动的晶体床层作为提纯段,晶体床层高度越大,产品中杂质含量越低；纯化塔中的搅拌桨提供的轻微扰动,加强了晶体与熔融液之间的传质,但在一定范围内进一步加大搅拌速度对杂质浓度分布及提纯效果无明显影响；在上述四个操作条件中,回流比对设备提纯能力的影响最大。(5)熔融结晶塔内分离纯化过程的数学建模。对纯化塔进行了物料衡算、能量衡算,得出了纯化塔分离提纯的数学模型：杂质含量y与塔高z在对数坐标上呈线性关系,这条直线被称为纯化塔的操作线；并用悬浮结晶设备全回流、连续操作时的实验数据验证了该模型的正确性,分析了不同操作条件对该操作线的影响：原料浓度增高,操作线向上移动,产品纯度升高；回流比增大,操作线斜率的绝对值增大,产品纯度增高,但产量下降；晶体床层增高,产品纯度和分离效果也随之增加；提纯塔中必须有适度的搅拌,强化传质,使晶体得以较好提纯。