專利名稱：熱法磷酸裝置余熱生產磷酸鹽的管式反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用熱法磷酸裝置余熱生產磷酸鹽的裝置，尤其涉及一種熱 法磷酸裝置余熱生產磷酸鹽的管式反應器，主要用于生產六偏磷酸鈉和磷酸二氫鉀。
背景技術：
現有技術中，熱法磷酸生產過程中，磷燃燒產生大量熱量，現有生產工藝是將這些 熱量以大量循環冷卻水或循環酸帶走，以避免生產介質對設備內壁的高溫腐蝕，循環冷卻 水和循環酸帶走熱量又不能再次利用，能量被白白浪費。目前，個別生產廠家采用清華大學 和云南化工研究院專利技術，利用特種燃磷設備，吸收燃磷熱量產生飽和蒸汽進行熱量回 收，具有一定經濟效益。但該技術所用特種燃磷設備材料及制作成本較高，不適合在大范圍 特別是磷化工中小企業推廣，對于自身蒸汽用量不大且無法外銷蒸汽的企業來講，更無推 廣價值，且該特種燃磷設備相當于一臺高壓鍋爐，安全隱患較大，安檢費用較高。目前，六偏磷酸鈉生產所用熱源幾乎所有企業均使用天然氣或黃磷電爐產生的尾 氣(主要成分為一氧化碳)，每生產一噸六偏磷酸鈉約需天然氣350立方或約需黃磷尾氣 1100立方，二者燃燒后均產生和排放大量二氧化碳。其中，用天然氣作熱源每產一噸六偏磷 酸鈉產品約排放二氧化碳350立方，用黃磷尾氣作熱源每產一噸六偏磷酸鈉產品約排放二 氧化碳1100立方，而二氧化碳屬于溫室氣體，為氣候變暖罪魁禍首。因此，傳統六偏磷酸鈉 生產工藝根本不能適應環境保護和低碳經濟的要求。直接利用磷酸和氯化鉀進行復分解生產磷酸二氫鉀是大多數企業追逐的能顯著 降低生產成本的一種生產方法。目前，部分企業或科研院所采用兩種方法研制和生產一 種為使用萃取劑化合或吸附氯化鉀中的氯離子，使鉀離子與磷酸二氫根離子形成磷酸二氫 鉀，爾后用氨(以銨根離子形態)或堿解吸氯離子。該方法反應條件溫和，不失為一種較好 的生產方法。但生產過程中有萃取劑的損失，而萃取劑即便是少量帶入產品，亦相當于產品 中帶入了新的雜質，不利于產品質量的提高。且該方法使用設備極多，投資成本較高，只能 適合大企業投資建設(目前尚未見工業化生產報道)；另一種磷酸二氫鉀生產方法為用略 過量的磷酸和氯化鉀反應，高溫加熱，熱源為天然氣、煤炭(間壁加熱產生熱風)、電或重油 等，副產品為鹽酸。該方法無論是料液循環加熱式或是燒結式生產，均需消耗大量熱能，既 不能將成本降至最低，亦可能排放一定溫室氣體。同時，反應設備腐蝕嚴重，檢修成本極高。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有磷酸鹽尤其是六偏磷酸鈉和磷酸二氫鉀生產存 在的上述問題，提供一種熱法磷酸裝置余熱生產磷酸鹽的管式反應器，本實用新型消除了 磷酸鹽各產品生產過程中對天然氣、煤炭、重油等不可再生資源的使用和浪費，解決了設備 腐蝕的問題，將大型及復雜設備簡化為管道反應器，大幅度地降低了裝置建設成本和生產 運行成本，且無大量二氧化碳氣體排出，可最大限度的利用黃磷燃燒所產生的高額熱能。為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下[0007]—種熱法磷酸裝置余熱生產磷酸鹽的管式反應器，其特征在于包括在燃磷爐爐 膛內設置的反應管，所述反應管在燃磷爐內膛呈迂回狀分布，反應管的進液口和出液口伸 出燃磷爐殼體。所述反應管從進液口到出液口高度逐漸降低。所述反應管上連通有放空管，放空管的出口向上伸出燃磷爐殼體。所述反應管在燃磷爐內膛迂回呈多個“ S ”狀。所述反應管為碳化硅陶瓷管，或者采用性能與碳化硅陶瓷管接近的如氧化鋯陶瓷 管、石英玻璃管、高硼硅玻璃管等。采用本實用新型的優點在于一、本實用新型包括在臥式燃磷爐爐膛設置的反應管，反應管在燃磷爐內膛呈迂 回狀分布，反應管的進液口和出液口伸出燃磷爐殼體，消除了磷酸鹽各產品生產過程中對 天然氣、煤炭、重油等不可再生資源的使用和浪費，解決了設備腐蝕的問題，將大型及復雜 設備簡化為管道反應器，大幅度地降低了裝置建設成本和生產運行成本，可最大限度的利 用黃磷燃燒所產生的高額熱能。二、本實用新型中，反應管從進液口到出液口高度逐漸降低，使單管及相鄰兩管之 間有一定斜度，便于料液流動。三、本實用新型中，反應管上連通有放空管，放空管的出口向上伸出燃磷爐殼體， 便于將反應管內的水蒸氣或鹽酸汽體排出，水蒸氣或鹽酸汽體排出簡單方便，易于操作，有 利于提高產量和保證產品質量。四、本實用新型中，反應管在燃磷爐內膛迂回呈多個“S”狀，保證了液體在反應管 內的反應時間和溫度，提高了產量和保證了產品質量。五、本實用新型中，反應管為碳化硅陶瓷管或者性能與碳化硅陶瓷管接近的如氧 化鋯陶瓷管、石英玻璃管、高硼硅玻璃管等，具有高強度、耐高溫、高硬度、高耐磨、耐腐蝕、 抗氧化、耐急冷急熱、抗熱震性好、導熱好和熱效率高等特點，解決了氯化鈉法復分解生產 六偏磷酸鈉和高溫復分解法生產磷酸二氫鉀設備及設備腐蝕的問題。六、在黃磷燃燒時，因助燃空氣含有少量水份原因，在生成五氧化二磷的同時，亦 有少量偏磷酸蒸氣生成，煙氣溫度在ioocrc左右，腐蝕性較強，使用其它常用金屬和非金屬 材質均不能達到理想效果，腐蝕較快，造成磷酸產品被污染。而采用本實用新型中的反應 管，耐溫高達1380°c，因其耐高溫、耐腐蝕、抗氧化的特點，既保證了管式反應設備要求，又 確保了磷酸產品的質量七、本實用新型將大型及復雜設備簡化為管道反應器，大幅度地降低了氯化鈉法 復分解生產六偏磷酸鈉和高溫復分解法生產磷酸二氫鉀的裝置建設成本；即便是針對純堿 中和法生產六偏磷酸鈉，亦可節約聚合爐制作澆筑及材料成本(占總投入的2/3左右)。八、采用本實用新型后，磷酸生產可節約大量冷卻水。九、采用本實用新型生產磷酸及磷酸鹽，無大量二氧化碳氣體排出，屬于環保及低 碳經濟型，符合國家產業政策及可持續發展戰略。十、采用本實用新型生產磷酸鹽，與當前普遍使用的生產工藝相比，因其不使用天 然氣、煤炭、重油等燃料，同時可替代純堿、燒堿、鉀堿等傳統中和法所需原料，而使用廉價 的氯化鉀、氯化鈉作原料復分解生產六偏磷酸鈉和磷酸二氫鉀，各產品生產成本大幅度降
4低，經濟效益巨大。
圖1為本實用新型結構示意圖圖2為圖1的B-B剖面結構示意圖圖中標記為1、燃磷爐，2、反應管，3、進液口，4、出液口，5、放空管。
具體實施方式
一種熱法磷酸裝置余熱生產磷酸鹽的管式反應器，包括在臥式安裝的燃磷爐1內 膛設置的反應管2，反應管2在燃磷爐1爐膛內呈迂回狀分布，反應管2的進液口 3和出液 口 4伸出燃磷爐1殼體。另外進出料口截面遠小于反應管2橫截面積。本實用新型中，反應管2從進液口 3到出液口 4高度逐漸降低，使單管及相鄰兩管 之間有一定斜度，便于料液流動。在反應管2上連通有放空管5，放空管5的出口向上伸出 燃磷爐1殼體。例如，可使反應管2在臥式燃磷爐1爐膛內迂回呈多個“S”狀，也可根據實 際情況迂回成其它形狀，只要能夠保證反應時間和料液流動即可。反應管2和放空管5可 采用碳化硅陶瓷管，或者采用性能與碳化硅陶瓷管接近的如氧化鋯陶瓷管、石英玻璃管、高 硼硅玻璃管等。本發明主要用于生產六偏磷酸鈉和磷酸二氫鉀，也可用于生產其它磷酸鹽，適用 范圍較大。以下以反應管2采用碳化硅陶瓷管為例對本實用新型作展開說明，其它材質的反 應管與陶瓷管相同。利用傳統的熱法磷酸兩步法生產工藝即燃燒水合分開流程，在原有的燃磷爐內安 裝陶瓷管。磷酸正常生產時，燃磷爐內五氧化二磷煙氣溫度> 900°C。在磷酸正常生產時，將生產六偏磷酸鈉的原料(純堿和磷酸)制得的中和液按一 定流量持續流入陶瓷管進口管端，中和液在黃磷燃燒放熱的作用下脫水、熔融、聚合，水蒸 氣從放空管排出，料液呈玻璃流體狀從陶瓷管出口端流出，經驟冷、粉碎，即得六偏磷酸鈉 產品。或將磷酸與除雜后的飽和氯化鈉溶液均勻混合制得的料液按一定流量持續流入陶瓷 管進口管端，料液在黃磷燃燒放熱的作用下脫出水和氯化氫，形成鹽酸汽體從放空管被真 空系統抽出冷卻和循環吸收制得副產品鹽酸，料液再經熔融、聚合，呈玻璃流體狀從陶瓷管 出口端流出，經驟冷、粉碎，即得六偏磷酸鈉產品。或者在磷酸正常生產時，將磷酸與除雜后的飽和氯化鉀溶液均勻混合制得的料液 按一定流量持續流入陶瓷管進口管端，料液在黃磷燃燒放熱的作用下脫出水和氯化氫形成 鹽酸汽體從放空管被真空系統抽出冷卻和循環吸收制得副產品鹽酸，料液再經熔融、聚合， 呈玻璃流體狀的偏聚磷酸鉀從陶瓷管出口端流出，經冷卻在2oo°c以下，再經水溶、iio°c溫 度下水解、精調PH值、冷卻結晶、離心、烘干即得磷酸二氫鉀產品，母液自成體系循環或進 入配料工序。上述料液的流量根據實際的產量和物料自身物理性質即流出物料溫度必須大于 其熔點溫度來確定，具體如何確定本領域技術人員根據上述描述都能直接得出。具體的工 藝參數如水解、精調PH值、冷卻結晶、離心、烘干與現有技術相同。
5[0034] 顯然，本領域的普通技術人員根據所掌握的技術知識和慣用手段，根據以上所述 內容，還可以作出不脫離本實用新型基本技術方案的多種形式，這些形式上的變換均在本 實用新型的保護范圍之內。
權利要求一種熱法磷酸裝置余熱生產磷酸鹽的管式反應器，其特征在于包括在燃磷爐(1)爐膛內設置的反應管(2)，所述反應管(2)在燃磷爐(1)內膛呈迂回狀分布，反應管(2)的進液口(3)和出液口(4)伸出燃磷爐(1)殼體。
2.根據權利要求1所述的熱法磷酸裝置余熱生產磷酸鹽的管式反應器，其特征在于 所述反應管⑵從進液口⑶到出液口⑷高度逐漸降低。
3.根據權利要求1或2所述的熱法磷酸裝置余熱生產磷酸鹽的管式反應器，其特征在 于所述反應管⑵上連通有放空管(5)，放空管(5)的出口向上伸出燃磷爐⑴殼體。
4.根據權利要求1或2所述的熱法磷酸裝置余熱生產磷酸鹽的管式反應器，其特征在 于所述反應管⑵在燃磷爐⑴內膛迂回呈多個“S”狀。
5.根據權利要求1或2所述的熱法磷酸裝置余熱生產磷酸鹽的管式反應器，其特征在 于所述反應管(2)為碳化硅陶瓷管、氧化鋯陶瓷管、石英玻璃管或高硼硅玻璃管。
專利摘要本實用新型公開了一種熱法磷酸裝置余熱生產磷酸鹽的管式反應器，包括在燃磷爐爐膛內設置的反應管，所述反應管在燃磷爐內膛呈迂回狀分布，反應管的進液口和出液口伸出燃磷爐殼體。本實用新型消除了磷酸鹽尤其是六偏磷酸鈉和磷酸二氫鉀各產品生產過程中對天然氣、煤炭、重油等不可再生資源的使用和浪費，解決了設備腐蝕的問題，將大型及復雜設備簡化為管道反應器，大幅度地降低了裝置建設成本和生產運行成本，且無大量二氧化碳氣體排出，可最大限度的利用黃磷燃燒所產生的高額熱能。
文檔編號C01B25/26GK201678452SQ201020160820
公開日2010年12月22日 申請日期2010年4月15日 優先權日2010年4月15日
發明者鄒召貴 申請人:鄒召貴