專利名稱：一種噴射式脫砷反應器的制作方法
技術領域：
本發明屬于磷化工技術和環境保護技術領域，涉及一種噴射式脫砷反應器。
背景技術：
磷是重要的生命元素，食品添加劑磷酸作為酸味劑、酵母的營養劑，廣泛用于食品工業。食品級磷酸中的雜質指標要求特別嚴格。目前，食品級磷酸生產主要采用工業磷酸為原料，生產過程中雜質的脫除尤其是砷的脫除技術極為重要。 磷酸脫砷的方法主要有①硫化物沉淀法通過在磷酸原料中加入某種沉淀劑，使其生產難溶或不溶化合物析出，然后通過過濾器分離而得到低砷磷酸產品。②溶劑萃取法基于磷酸可溶于有機溶劑中，而雜質砷則被萃取出，從而使其分離。③離子交換法用強酸性離子交換樹脂處理磷酸，從而除去雜質砷。硫化物沉淀法因為所需步驟和設備簡單且脫砷效果好，是最常用的脫砷方法。磷酸硫化物沉淀法脫砷的原理如下
2P2S5+ 16H20 — 4H3P04 + IOH2S H3AsO4 + H2S — H3AsO3 + H2O + S IH3AsO3 + 3H2S — 6Η20 + As2S3 I
在已有技術中，食品級磷酸生產工藝路線分為熱法和濕法兩種。兩種路線生產食品級磷酸的關鍵技術都是雜質的脫除。如中國專利200910062940. 2提出了一種用精制濕法磷酸生產食品級磷酸的方法，通過加入活性二氧化硅做脫氟劑，加入硫化鈉溶液或者五硫化二磷固體做脫砷脫鉛劑，過濾之后，將濾液送往曝氣工段，不斷鼓入空氣并攪拌，最后過濾得到食品級磷酸。此方法成本低廉，能耗少、無污染。《多聚磷酸及其脫砷工藝研究》(云南化工，2007，34 (4) :63 66) —文中，介紹了多聚磷酸與普通熱法磷酸物化性質的差異以及目前國內外多聚磷酸的現狀及市場前景，提出了雜質砷對多聚磷酸的影響并概述了目前磷酸廣泛采用的幾種脫砷方法。該文指出，將配制的脫砷劑加入到反應釜中與磷酸中的亞砷酸反應，生成As2S3沉淀，然后將含As2S3的磷酸泵送到脫氣塔中脫去多余的H2S氣體，再送到過濾器中進行過濾，磷酸產品進入成品槽，濾渣As2S3進入渣筒，尾氣經洗滌塔洗滌達標后經風機排放到大氣中。《由工業磷酸連續操作生產食品級磷酸》(硫磷設計與粉體工程，2005，6 27 30) 一文及《淺談連續熱法食品級磷酸生產》(貴州化工，2005，30 (4) 43 45)—文中，都提到了食品級磷酸生產中脫砷反應后殘余硫化氫氣體的脫除方法。該法是通過鼓風機鼓入空氣對脫砷磷酸吹脫除去硫化氫，吹脫的硫化氫氣體用碳酸鈉溶液吸收，所得硫化鈉溶液用于生產其他對硫含量要求不高的磷酸鹽。過濾收集到的砷渣經洗滌、干燥后運往砷品廠。此法操作簡單，除雜效果好，避免硫化氫氣體直接排放造成環境污染，但其吸收劑使用碳酸鈉，引入鈉離子，一定程度上造成二次污染。從經濟效益及社會效益分析，此法不是最佳選擇。我們依據多年對已有用于食品級磷酸脫砷反應技術的研究，結合磷酸生產實際出發，研究發明了噴射式脫砷反應器。經查其余文獻，在食品級磷酸脫砷反應中，均未有使用噴射式攪拌的反應和凈化設備。采用本發明的噴射式脫砷反應器，不僅可以充分回收利用脫氣工序被吹脫掉的硫化氫，避免二次污染，還可以大大縮短反應槽內工業磷酸的脫砷反應的循環時間，具有良好的經濟效益和社會效益。
發明內容
本發明的目的是為了解決食品級磷酸生產過程脫砷凈化的現有技術中存在的問題，縮短脫砷反應的時間，提高食品級磷酸的生產效率和生產的連續性，充分回收利用脫氣工序中的硫化氫氣體，降低脫砷劑的使用成本，避免有害氣體硫化氫的二次污染，提高經濟效益、社會效益和生態效益，提供一種噴射式脫砷反應器。本發明的技術方案是
采用循環泵將工業磷酸輸送至噴射泵，工業磷酸在高壓下經過噴嘴以高速度射出時，在噴射泵的混合室內產生的負壓使得磷酸脫氣工序中的硫化氫氣體進入噴射泵吸入室，硫化氫氣體并在噴射泵的混合室與工業磷酸充分混合反應，然后射向反應釜內已混有五硫化二磷脫砷劑的工業磷酸進行強烈噴射，達到紊流攪拌的效果，使五硫化二磷脫砷劑與工業磷酸能夠快速充分地混合反應，從而縮短了反應槽內工業磷酸的脫砷反應的循環時間，提 高了食品級磷酸的生產效率和生產的連續性，充分回收利用脫氣工序中的硫化氫氣體，減少了五硫化二磷脫砷劑的用量，避免有害氣體硫化氫向的二次污染，有效地保護工廠以及周邊環境，提高了經濟和社會效益。本發明是這樣實現的
本反應器主要設置脫砷反應槽、循環泵和噴射泵并依次循環連接。所述的脫砷反應槽設置有反應槽頂蓋、液封放空口、進料口、P2S5投料口、閥門1、閥門II和出氣口，反應槽頂蓋設置噴射泵，反應槽頂蓋與脫砷反應槽用法蘭連接，反應槽的上部分別設置液封放空口、進料口、P2S5投料口和出氣口，液封放空口與脫砷反應槽之間設置閥門I，出氣口設置閥門VI，P2S5投料口設置頂蓋，閥門V設置于脫砷反應槽的下部，閥門V用法蘭與循環泵的進料口連接。所述的噴射泵設置噴射泵進酸口、噴嘴、噴射泵出酸口和H2S進氣管；噴射泵進酸口用循環管通過閥門III與循環泵的出料口連接，噴射泵出酸口延伸至脫砷反應槽中下部，噴射泵出酸口下段為喇叭口，H2S進氣管設置在噴射泵上部，H2S進氣管設置閥門Vn和H2S進氣口連接，H2S進氣管另用平衡管與脫砷反應槽的閥門VI連接。所述的循環泵出口設置三通管，三通管其中一支與循環泵出口連接，另一支通往外設的過濾裝置連接，第三支與閥門II1、循環管和噴射泵進酸口依次連接。所述的噴射泵、脫砷反應槽、平衡管、循環管、液封放空管、循環泵、法蘭均選用不銹鋼材料。以上所述的噴射泵采用負壓操作吸入硫化氫氣體。本發明的優點和積極效果
1、本發明噴射式脫砷反應器，利用噴射泵產生的負壓充分吸收脫氣工序產生的硫化氫氣體，既避免了二次污染，又降低脫砷劑的使用成本，具有良好的經濟效益、社會效益和生態效益；
2、本反應器設置的噴射泵，能夠將工業磷酸經噴射泵后向反應槽內強烈噴射，達到紊流攪拌的效果，使五硫化二磷脫砷劑與工業磷酸能夠快速充分地混合反應，大大縮短了反應槽內工業磷酸的脫砷反應的循環時間，提高了食品級磷酸的生產效率和生產的連續性，具有良好的經濟效益。
附圖1:為本發明結構示意圖。圖中標識1、噴射泵；2、噴射泵進酸口 ；3、噴嘴；4、反應槽頂蓋；5、液封放空口 ；
6、閥門I ;7、進料口 ；8、閥門II ;9、頂蓋；10、P2S5投料口 ；11、脫砷反應槽；12、噴射泵出酸口 ；13、循環管；14、閥門III ;15、閥門IV ;16、出酸口 ；17、閥門V ;18、循環泵；19、出氣口 ；20、閥門VI ;21、平衡管；22、H2S進氣口 ；23、閥門VII。
具體實施例方式 下面結合實施例對本發明加以詳細描述。
實施例1: 本反應器主要設置脫砷反應槽11、循環泵18和噴射泵I并依次循環連接。脫砷反應槽11設置有反應槽頂蓋4、液封放空口 5、進料口 7、P2S5投料口 10、閥門I 6、閥門II 8和出氣口 19，反應槽頂蓋4設置噴射泵1，反應槽頂蓋4與脫砷反應槽11用法蘭連接，反應槽的上部分別設置液封放空口 5、進料口 7、P2S5投料口 10和出氣口 19，液封放空口 5與脫砷反應槽11之間設置閥門I 6，出氣口 19設置閥門VI 20，P2S5投料口 10設置頂蓋9，閥門V 17設置于脫砷反應槽11下部的出酸口 16，閥門V 17用法蘭與循環泵18的進料口連接。噴射泵I設置噴射泵進酸口 2、噴嘴3、噴射泵出酸口 12和H2S進氣管；噴射泵I的進酸口 2用循環管13通過閥門III 14與循環泵18的出料口連接，噴射泵I的出酸口 12延伸至脫砷反應槽11中下部，噴射泵I的出酸口 12下段為喇叭口，H2S進氣管設置在噴射泵I上部，H2S進氣管設置閥門VII 23和H2S進氣口 22連接，H2S進氣管另用平衡管21與脫砷反應槽11的閥門VI 20連接。循環泵18出口設置三通管，三通管其中一支與循環泵出口連接，另一支通過閥門IV 15與外設的過濾裝置連接，第三支與閥門III 14、循環管13和噴射泵進酸口 2依次連接。所述的噴射泵1、脫砷反應槽11、平衡管21、循環管13、液封放空管、循環泵18、法蘭均選用不銹鋼材料。工作時，從脫砷反應槽進料口 7將工業磷酸輸送至反應槽2/3液位，并保持溫度70°C，從P2S5投料口按工業磷酸中砷含量的1. 3倍投加五硫化二磷脫砷劑然后開啟循環泵18，打開平衡管21的閥門VI 20平衡反應槽內的氣壓，工業磷酸經過循環泵18輸送至噴射泵I，工業磷酸在高壓下經過噴嘴3以高速度射出，噴射泵I混合室內產生的負壓使得磷酸脫氣工序中的硫化氫氣體進入噴射泵I的吸入室，并在噴射泵I的混合室與工業磷酸充分混合反應，再后向反應釜內已混有五硫化二磷脫砷劑的工業磷酸進行強烈噴射，達到紊流攪拌的效果，五硫化二磷脫砷劑與工業磷酸快速充分地混合反應，完成脫砷反應的磷酸經循環泵18 —部分輸送至噴射泵I進行內循環，一部分輸送至過濾車間進行過濾。實施例2:
本反應器主要設置脫砷反應槽11、循環泵18和噴射泵I并依次循環連接。脫砷反應槽11設置有反應槽頂蓋4、液封放空口 5、進料口 7、P2S5投料口 10、閥門I 6、閥門II 8和出氣口 19，反應槽頂蓋4設置噴射泵1，反應槽頂蓋4與脫砷反應槽11用法蘭連接，反應槽的上部分別設置液封放空口 5、進料口 7、P2S5投料口 10和出氣口 19，液封放空口 5與脫砷反應槽11之間設置閥門I 6，出氣口 19設置閥門VI 20，P2S5投料口 10設置頂蓋9，閥門V 17設置于脫砷反應槽11下部的出酸口 16，閥門V 17用法蘭與循環泵18的進料口連接。噴射泵I設置噴射泵I的進酸口 2、噴嘴3、噴射泵出酸口 12和H2S進氣管；噴射泵進酸口 2用循環管13通過閥門III 14與循環泵18的出料口連接，噴射泵出酸口 12延伸至脫砷反應槽11中下部，噴射泵I的出酸口 12下段為喇叭口，H2S進氣管設置在噴射泵I上部，H2S進氣管設置閥門VII 23和H2S進氣口 I的22連接，H2S進氣管另用平衡管21與脫砷反應槽11的閥門VI 20連接。循環泵18出口設置三通管，三通管其中一支與循環泵出口連接，另一支通過閥門IV 15與外設的過濾裝置連接，第三支與閥門III 14、循環管13和噴射泵進酸口 2依次連接。所述的噴射泵1、脫砷反應槽11、平衡管21、循環管13、液封放空管、循環泵18、法蘭均選用不銹鋼材料。工作時，從脫砷反應槽進料口 7將工業磷酸輸送至反應槽3/4液位，并保持溫度80°C，從P2S5投料口按工業磷酸中砷含量的1. 3倍投加五硫化二磷脫砷劑然后開啟循環泵 18，打開平衡管21的閥門VI 20平衡反應槽內的氣壓，工業磷酸經過循環泵18輸送至噴射泵I，工業磷酸在高壓下經過噴嘴3以高速度射出，噴射泵I混合室內產生的負壓使得磷酸脫氣工序中的硫化氫氣體進入噴射泵I的吸入室，并在噴射泵I的混合室與工業磷酸充分混合反應，再后向反應釜內已混有五硫化二磷脫砷劑的工業磷酸進行強烈噴射，達到紊流攪拌的效果，五硫化二磷脫砷劑與工業磷酸快速充分地混合反應，完成脫砷反應的磷酸經循環泵18 —部分輸送至噴射泵I進行內循環，一部分輸送至過濾車間進行過濾。
權利要求
1.一種噴射式脫砷反應器，其特征在于主要設置脫砷反應槽(11)、循環泵(18)和噴射泵(I)依次循環連接；所述的脫砷反應槽(11)設置有反應槽頂蓋(4)、液封放空口(5)、進料口(7)、閥門I (6)、閥門II (8)、P2S5投料口(10)和出氣口(19)，反應槽頂蓋(4)設置噴射泵(I )，反應槽頂蓋(4)與脫砷反應槽(11)用法蘭連接，反應槽的上部分別設置液封放空口 (5 )、進料口( 7 )、P2S5投料口(10)和出氣口(15)，液封放空口( 5 )與脫砷反應槽之間設置閥門I (6)，出氣口( 19)設置閥HVI (20),P2S5投料Π (10)設置頂蓋(9)，閥門V (17)設置于脫砷反應槽下部的出酸口(16)，閥門V (17)用法蘭與循環泵(18)的進料口連接。
2.根據權利要求1所述的一種噴射式脫砷反應器，其特征在于所述的噴射泵(I)設置噴射泵(I)的進酸口(2)、噴嘴(3)、噴射泵(I)的出酸口(12)和H2S進氣管；噴嘴(3)用循環管(13 )通過閥門III (14 )與循環泵(18 )的出料口連接，噴射泵出酸口( 12 )延伸至脫砷反應槽(11)中下部，噴射泵出酸口(12)下段為喇叭口，H2S進氣管設置在噴射泵(I)上部， H2S進氣管依次設置閥門VIK 23)和H2S進氣口(22)連接，H2S進氣管另用平衡管(21)與脫砷反應槽(11)的閥門VK20)連接。
3.根據權利要求1所述的一種噴射式脫砷反應器，其特征在于所述的循環泵(18)出口設置三通管，三通管其中一支與噴射泵進酸口(2)連接，另一支通過閥門IV(15)與外設的過濾裝置連接，第三支與閥門111(14)、循環管(13)和噴射泵進酸口(2)依次連接。
全文摘要
本發明公開了一種噴射式脫砷反應器，主要設置有脫砷反應槽、循環泵和噴射泵并依次循環連接。脫砷反應槽設置有反應槽頂蓋、液封放空口、進料口、P2S5投料口、出酸口和反應槽出氣口，反應槽頂蓋設置噴射泵。由于采用循環泵將工業磷酸輸送至噴射泵，產生的負壓將硫化氫氣體吸入并在噴射泵混合室與工業磷酸充分反應，在脫砷反應槽實現紊流攪拌，縮短了脫砷反應的循環時間，提高了食品級磷酸的生產效率和生產的連續性，充分回收利用脫氣工序中的硫化氫氣體，減少了五硫化二磷脫砷劑的用量，避免二次污染，有效地保護工廠以及周邊環境，具有良好的經濟效益、社會效益和生態效益。
文檔編號B01J19/26GK103011110SQ201210580638
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者林軍, 吳小海, 馬釗松, 徐紹學, 黃新興, 王文營, 彭艷霞, 羅培榮, 蘇杰文 申請人:廣西明利化工有限公司