專利名稱：采用蒸汽加熱強制循環(huán)濃縮濕法磷酸的方法和設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磷酸的生產(chǎn)工藝，更具體的說是一種濕法磷酸的濃縮技術(shù)及其設備。
在磷酸生產(chǎn)中，大部分的氟在濃縮過程中逸出，當磷酸濃縮至～50％P2O5時，其中的氟硅酸在蒸發(fā)器高溫和真空下分解，所含的氟約有50～60％以SiF4和HF形態(tài)逸出
逸出的HF、SiF4用循環(huán)液吸收制成～12％氟硅酸，用于生產(chǎn)各種氟鹽。
傳統(tǒng)工藝存在設備復雜，操作和維修費用高，濃縮過程中P2O5損失大，蒸汽消耗大，氟洗滌效率低等缺點。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種采用蒸汽加熱強制循環(huán)濃縮濕法磷酸的方法，其特征在于磷酸在一個由閃蒸室、石墨換熱器和軸流循環(huán)泵形成的循環(huán)回路內(nèi)循環(huán)加熱濃縮，稀磷酸從石墨換熱器出口管加入到循環(huán)回路中，蒸發(fā)出來的蒸汽經(jīng)過除沫器除去夾帶的酸沫，再通過兩級氟吸收塔噴淋洗滌回收氣相中的氟化物，閃蒸室所需的真空度由大氣冷凝器提供。
具體的工藝過程是磷酸在一個由閃蒸室、石墨換熱器和軸流循環(huán)泵形成的循環(huán)回路內(nèi)循環(huán)加熱濃縮，稀磷酸從石墨換熱器出口管加入到循環(huán)酸中，濃磷酸從閃蒸室中溢流出料，除沫器中分離出的磷酸進入循環(huán)回路，除沫器中排出的含氟水蒸氣進入第一氟吸收塔進行噴淋洗滌后，再進入第二氟吸收塔進行噴淋洗滌，氟硅酸從第一氟吸收塔排出，工藝水作為氟吸收的補充水直接加入第二氟吸收塔，第二氟吸收塔向第一氟吸收塔溢流，從第二氟吸收塔排出的氣體進入大氣冷凝器，用循環(huán)冷卻水在大氣冷凝器中冷卻氣體中水汽，不凝性氣體隨循環(huán)冷卻回水進入冷凝液液封槽放空，循環(huán)水再溢流至循環(huán)水站熱水池。
閃蒸室采用底部進料，加熱后的循環(huán)酸通過進料分布管側(cè)面的長柵孔加入到閃蒸室內(nèi)，減少進料的湍動，可以有效控制閃蒸室內(nèi)液位的平穩(wěn)，使水蒸氣在一個較為穩(wěn)定的界面上蒸發(fā)，閃蒸室上部的氣流速度控制在4～5m/s，閃蒸室的蒸發(fā)強度為950kgH2O/m2.h，在閃蒸室頂部還設有氣液分離管，進一步減少氣相中的液沫夾帶。
氟吸收塔采用兩臺串聯(lián)的旋風式氟吸收塔，噴淋旋風式氟吸收塔內(nèi)氣流速度為15～18m/s，液體噴淋密度30～35m3/m2·h，吸收高度7～8米，補充到循環(huán)洗滌液內(nèi)的工藝水量由第一氟吸收塔內(nèi)洗滌液的比重控制。
閃蒸室所需的真空度完全由安裝在高位的大氣冷凝器獲得，大氣冷凝器內(nèi)裝有多層噴頭，液體噴淋量為25m3液體/m2流通面積·h，大氣冷凝器的大氣腿高度應大于16米，大氣腿內(nèi)的液體流速控制在1.4～1.6m/s，大氣冷凝器可使閃蒸室內(nèi)的絕對壓力達到10kPa。
采用蒸汽加熱強制循環(huán)濃縮濕法磷酸的設備，包括有閃蒸室、石墨換熱器和軸流循環(huán)泵形成的循環(huán)回路，氟吸收塔，大氣冷凝器，冷凝液液封槽，其特征在于所述的氟吸收塔有第一、第二氟吸收塔，氟吸收塔外安裝有噴淋循環(huán)泵，閃蒸室采用底部進料，內(nèi)有濃磷酸溢流管，閃蒸室頂部還設有氣液分離管，第二氟吸收塔有工藝水進水口，第二氟吸收塔向第一氟吸收塔溢流，第一氟吸收塔上安裝有氟硅酸排出閥門。
石墨換熱器為列管式石墨換熱器。
氟吸收塔中設有特殊防堵的噴嘴，氟硅酸經(jīng)氟硅酸循環(huán)泵進行循環(huán)噴淋，當氟硅酸密度達到～12％的H2SiF6溶液時，打開排料閥，將氟硅酸送至氟硅酸貯罐。
本發(fā)明的優(yōu)點是1、采用本發(fā)明建設的生產(chǎn)裝置，其工藝設備少，裝置布置緊湊，樓層低。操作和維修費用低。
2、采用列管式石墨換熱器，0.3MPa低壓蒸汽加熱，換熱面積和循環(huán)泵流量較小。濃縮系統(tǒng)優(yōu)化的設備結(jié)構(gòu)和布置保證了在石墨換熱器內(nèi)不產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象，使得石墨換熱器使用壽命長、清洗周期達到2周以上。較低的軸流泵揚程，使得泵葉輪壽命長、開車率高。
3、特殊的大氣冷凝器設計，取消蒸汽噴射泵，減少蒸汽消耗。
4、閃蒸室液沫夾帶少，減少P2O5損失，提高了副產(chǎn)氟硅酸的質(zhì)量，氟硅酸中P2O5含量小于2000ppm。
5、采用二級串聯(lián)高效塔式氟吸收，氟洗滌效率高。
由稀磷酸泵送來的25％P2O5過濾酸，經(jīng)計量加入到換熱面積為315m2的石墨換熱器2的出口管，與加熱后的循環(huán)酸一并進入閃蒸器1底部進行真空濃縮，閃蒸器1直徑為φ5000mm，高度為8358mm，有效容積為123m3，經(jīng)過不斷的循環(huán)泵3不斷輸送蒸發(fā)，稀磷酸不斷地被濃縮，達到48％P2O5，由濃磷酸泵4從閃蒸器1內(nèi)溢流抽出，送至磷酸罐區(qū)。在閃蒸室頂部還設有氣液分離管。從閃蒸器1中逸出的含HF、SiF4、水蒸汽及少量磷酸酸霧等氣體，除沫器5分離出的磷酸液滴返回循環(huán)酸，經(jīng)除沫器5分離出氣體中夾帶的酸霧，進入旋風式氟吸收塔6、7、進行洗滌吸收，氣體在二級逆流洗滌后，大量的氟被吸收，在第一氟吸收塔6內(nèi)得到12％H2SiF6溶液送罐區(qū)，氟吸收塔直徑為φ2600mm，塔的有效高度為13m。被洗滌后的氣體，再進入尺寸為φ2400×11489的大氣冷凝器10；由循環(huán)冷卻水冷凝，循環(huán)水流量為1280m3/h，不凝性氣體隨循環(huán)冷卻回水進入冷凝液液封槽11，再溢流至循環(huán)水站熱水池作為工藝水。向第二氟吸收塔7中添加工藝水，第二氟吸收塔7向第一氟吸收塔6溢流。
閃蒸室上部的氣流速度控制在4～5m/s，閃蒸室的蒸發(fā)強度為950kgH2O/m2.h，旋風式氟吸收塔內(nèi)氣流速度為15～18m/s，液體噴淋密度30～35m3/m2·h，吸收高度7～8米，大氣冷凝器10內(nèi)裝有多層噴頭，液體噴淋量為25m3液體/m2流通面積·h，大氣冷凝器10的大氣腿高度應大于16米，大氣腿內(nèi)的液體流速控制在1.4～1.6m/s，大氣冷凝器可使閃蒸室內(nèi)的絕對壓力達到10kPa。
例2采用本發(fā)明的8萬噸/年P(guān)2O5磷酸濃縮裝置參見附圖
。由稀磷酸泵送來的25％P2O5過濾酸，經(jīng)計量加入到換熱面積為430m2的列管式石墨換熱器出口管，與加熱后的循環(huán)酸一并進入閃蒸器進行真空濃縮，閃蒸室直徑為φ5800mm，高度為8358mm，有效容積為160m3，經(jīng)過不斷的循環(huán)蒸發(fā)，稀磷酸不斷地被濃縮，達到48％-50％P2O5，由濃磷酸泵從閃蒸器內(nèi)抽出，送至磷酸罐區(qū)。從閃蒸器中逸出的含HF、SiF4、水蒸汽及少量磷酸酸霧等氣體，經(jīng)除沫器分離出氣體中夾帶的酸霧，進入氟吸收塔進行洗滌吸收，氣體在二級逆流洗滌后，大量的氟被吸收，在第一氟吸收塔內(nèi)得到12％H2SiF6溶液送罐區(qū)，氟吸收塔直徑為φ3000mm，塔的有效高度為13m。被洗滌后的氣體，再進入尺寸為φ2600×11938的大氣冷凝器；由循環(huán)冷卻水冷凝，循環(huán)水流量為1400m3/h，不凝性氣體隨循環(huán)冷卻回水進入冷凝液液封槽，再溢流至循環(huán)水站熱水池。
其余同例1。
權(quán)利要求
1.一種采用蒸汽加熱強制循環(huán)濃縮濕法磷酸的方法，其特征在于磷酸在一個由閃蒸室、石墨換熱器和軸流循環(huán)泵形成的循環(huán)回路內(nèi)循環(huán)加熱濃縮，稀磷酸從石墨換熱器出口管加入到循環(huán)回路中，蒸發(fā)出來的蒸汽經(jīng)過除沫器除去夾帶的酸沫，再通過兩級氟吸收塔噴淋洗滌回收氣相中的氟化物，閃蒸室所需的真空度由大氣冷凝器提供。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用蒸汽加熱強制循環(huán)濃縮濕法磷酸的方法，其特征在于磷酸在一個由閃蒸室、石墨換熱器和軸流循環(huán)泵形成的循環(huán)回路內(nèi)循環(huán)加熱濃縮，稀磷酸從石墨換熱器出口管加入到循環(huán)酸中，濃磷酸從閃蒸室中溢流出料，除沫器中分離出的磷酸進入循環(huán)回路，除沫器中排出的含氟水蒸氣進入第一氟吸收塔進行噴淋洗滌后，再進入第二氟吸收塔進行噴淋洗滌，氟硅酸從第一氟吸收塔排出，工藝水作為氟吸收的補充水直接加入第二氟吸收塔，第二氟吸收塔向第一氟吸收塔溢流，從第二氟吸收塔排出的氣體進入大氣冷凝器，用循環(huán)冷卻水在大氣冷凝器中冷卻氣體中水汽，不凝性氣體隨循環(huán)冷卻回水進入冷凝液液封槽放空，循環(huán)水再溢流至循環(huán)水站熱水池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用蒸汽加熱強制循環(huán)濃縮濕法磷酸的方法，其特征在于閃蒸室采用底部進料，加熱后的循環(huán)酸通過進料分布管側(cè)面的長柵孔加入到閃蒸室內(nèi)，減少進料的湍動，閃蒸室上部的氣流速度控制在4～5m/s，閃蒸室的蒸發(fā)強度為950kgH2O/m2.h，在閃蒸室頂部還設有氣液分離管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用蒸汽加熱強制循環(huán)濃縮濕法磷酸的方法，其特征在于氟吸收塔采用兩臺串聯(lián)的旋風式氟吸收塔，噴淋旋風式氟吸收塔內(nèi)氣流速度為15～18m/s，液體噴淋密度30～35m3/m2·h，吸收高度7～8米，補充到循環(huán)洗滌液內(nèi)的工藝水量由第一氟吸收塔內(nèi)洗滌液的比重控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用蒸汽加熱強制循環(huán)濃縮濕法磷酸的方法，其特征在于閃蒸室所需的真空度完全由安裝在高位的大氣冷凝器獲得，大氣冷凝器內(nèi)裝有多層噴頭，液體噴淋量為25m3液體/m2流通面積·h，大氣冷凝器的大氣腿高度應大于16米，大氣腿內(nèi)的液體流速控制在1.4～1.6m/s，大氣冷凝器可使閃蒸室內(nèi)的絕對壓力達到10kPa。
6.采用蒸汽加熱強制循環(huán)濃縮濕法磷酸的設備，包括有閃蒸室、石墨換熱器和軸流循環(huán)泵形成的循環(huán)回路，氟吸收塔，大氣冷凝器，冷凝液液封槽，其特征在于所述的氟吸收塔有第一、第二氟吸收塔，氟吸收塔外安裝有噴淋循環(huán)泵，閃蒸室采用底部進料，內(nèi)有濃磷酸溢流管，閃蒸室頂部還設有氣液分離管，第二氟吸收塔有工藝水進水口，第二氟吸收塔向第一氟吸收塔溢流，第一氟吸收塔上安裝有氟硅酸排出閥門。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用蒸汽加熱強制循環(huán)濃縮濕法磷酸的設備，其特征在于石墨換熱器為列管式石墨換熱器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用蒸汽加熱強制循環(huán)濃縮濕法磷酸的方法和設備，磷酸在一個由閃蒸室、石墨換熱器和軸流循環(huán)泵形成的循環(huán)回路內(nèi)循環(huán)加熱濃縮，稀磷酸從石墨換熱器出口管加入到循環(huán)回路中，蒸發(fā)出來的蒸汽經(jīng)過除沫器除去夾帶的酸沫，再通過兩級氟吸收塔噴淋洗滌回收氣相中的氟化物，閃蒸室所需的真空度由大氣冷凝器提供。本發(fā)明能將濕法磷酸由20－25％P
文檔編號C01B25/00GK1460636SQ0313193
公開日2003年12月10日 申請日期2003年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月17日
發(fā)明者洪金武, 崔琳琳, 喻軍, 胡文生, 吳大農(nóng), 徐新源 申請人:東華工程科技股份有限公司