專利名稱：一種用于生產(chǎn)水溶性聚磷酸銨溶液的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于生產(chǎn)肥料的裝置，尤其涉及一種用于生產(chǎn)水溶性聚磷酸銨溶液的裝置。
背景技術(shù)：
聚磷酸銨溶液是配制高含量、多功能液體肥料的核心原料。與普通的正磷酸銨鹽相比，聚磷酸銨溶液具有很多優(yōu)點(diǎn)。聚磷酸銨溶液可以螯合金屬離子，特別是生產(chǎn)液體肥料時(shí)，這種優(yōu)勢(shì)就顯得尤為突出。這種螯合金屬離子的能力不僅使液體肥料的配方更加穩(wěn)定，工藝更加便捷，同時(shí)還大大的降低了生產(chǎn)成本，為液體肥料的發(fā)展起到重要的推動(dòng)作用。聚磷酸銨溶液具有緩釋的功能，它是一種速效和長(zhǎng)效并進(jìn)的磷肥，可明顯促進(jìn)作物生長(zhǎng)，而且肥效的持續(xù)期較長(zhǎng)。聚磷酸銨溶液是以液體形式存在的，在使用聚磷酸銨溶液作為原料配置液體肥料時(shí)，無(wú)需再溶解，生產(chǎn)非常方便。聚磷酸銨的養(yǎng)分含量較高，可配制出較高含量的液體肥料，從而提高肥效和減少運(yùn)輸成本?？赡壳俺Ｓ玫木哿姿徜@生產(chǎn)方法主要有聚磷酸法、磷酸尿素縮合法、磷酸銨五氧化二磷聚合法、磷酸銨熱縮合法等。這些生產(chǎn)工藝都是合成聚合度較大的聚磷酸銨，而這些聚磷酸銨不溶于水，不能用于液體肥料的配制，一般只能用于阻燃材料。我國(guó)水溶性聚磷酸銨溶液的研究尚處于起步階段，對(duì)其規(guī)?；a(chǎn)裝置的研究尚屬于空白領(lǐng)域。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠規(guī)?；B續(xù)生產(chǎn)水溶性聚磷酸銨溶液的裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種用于生產(chǎn)水溶性聚磷酸銨溶液的裝置，包括依次連接的聚合反應(yīng)腔、第一冷卻腔、第二冷卻腔和中和反應(yīng)腔，所述聚合反應(yīng)腔連接有第一液氨進(jìn)料管和磷酸進(jìn)料管，中和反應(yīng)腔連接有第二液氨進(jìn)料管和水進(jìn)料管，中和反應(yīng)腔的末端連接有成品出料管。所述聚合反應(yīng)腔、第一冷卻腔、第二冷卻腔和中和反應(yīng)腔均由內(nèi)腔和外腔組成。所述磷酸進(jìn)料管分別連接聚合反應(yīng)腔的內(nèi)腔和第二冷卻腔的外腔，所述第二冷卻腔的外腔通過管道與中和反應(yīng)腔的外腔連接，中和反應(yīng)腔的外腔還連接有第四冷卻液進(jìn)料閥。為了加速冷卻，在聚合反應(yīng)腔外腔的一端連接有第一冷卻液進(jìn)料閥，在聚合反應(yīng)腔外腔的另一端連接有第一冷卻液出料閥。進(jìn)一步的，為了測(cè)量液氨與磷酸的反應(yīng)溫度，在聚合反應(yīng)腔上還設(shè)有溫度探測(cè)管，所述溫度探測(cè)管深入到聚合反應(yīng)腔內(nèi)腔。在第一冷卻腔的外腔連接有第二冷卻液進(jìn)料閥和第二冷卻液出料閥。優(yōu)選的，第一冷卻腔上還設(shè)有第一 PH檢測(cè)管，第一 PH檢測(cè)管伸入到第一冷卻腔的內(nèi)腔。為了檢測(cè)產(chǎn)品的最終PH值，在成品出料管上還設(shè)有第二 PH檢測(cè)管，第二 PH檢測(cè)管深入成品出料管內(nèi)部。優(yōu)選的，第二冷卻腔的內(nèi)腔由纊20條小管組成，每條小管的直徑為5 30毫米。進(jìn)一步的，第二冷卻腔的內(nèi)腔由16條小管組成。本實(shí)用新型提供了一套連續(xù)生產(chǎn)聚磷酸銨的裝置，實(shí)現(xiàn)了水溶性聚磷酸銨溶液的規(guī)?；a(chǎn)。在反應(yīng)過程中以冷卻液磷酸作為反應(yīng)物，充分利用了反應(yīng)本身所釋放的熱能， 提高了生產(chǎn)效率。且整個(gè)生產(chǎn)過程在一個(gè)密閉的環(huán)境下進(jìn)行，無(wú)排放，無(wú)污染，清潔而又環(huán)保。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種用于生產(chǎn)水溶性聚磷酸銨溶液的裝置，包括聚合反應(yīng)腔1、第一冷卻腔2、第二冷卻腔3和中和反應(yīng)腔4，其中，聚合反應(yīng)腔1 一端與液氨進(jìn)料管17連接，另一端與第一冷卻腔2的一端連接，第一冷卻腔2的另一端與第二冷卻腔3的一端連接，第二冷卻腔3的另一端與中和反應(yīng)腔4的一端連接，中和反應(yīng)腔4的另一端與成品出料閥26連接。該生產(chǎn)水溶性聚磷酸銨溶液的裝置通過固定支架6固定在基座5上，使聚合反應(yīng)腔1、第一冷卻腔2處于整個(gè)生產(chǎn)裝置的頂部，第二冷卻腔3處于整個(gè)生產(chǎn)裝置的中部，中和反應(yīng)腔4處于整個(gè)生產(chǎn)裝置的底部，這樣的布局能夠增強(qiáng)水溶性聚磷酸銨溶液的流動(dòng)效果，更易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。當(dāng)然，由于水溶性聚磷酸銨溶液本身就屬于液體，具有一定的流動(dòng)性，除了上述布局方式外，也可以將各部件水平放置，靠液壓來(lái)推動(dòng)液體的流動(dòng)。本實(shí)用新型所采用的聚合反應(yīng)腔1優(yōu)選為管狀結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)腔和外腔，其中，內(nèi)腔是聚合反應(yīng)的發(fā)生場(chǎng)所，磷酸和液氨在聚合反應(yīng)的內(nèi)腔內(nèi)進(jìn)行。優(yōu)選的，聚合反應(yīng)腔1選用 316L不銹鋼材料制作，聚合反應(yīng)腔1的直徑可根據(jù)產(chǎn)量多少進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)，較優(yōu)選的，內(nèi)腔的直徑為8(Γ100毫米，外腔的直徑為16(Γ200毫米。本實(shí)用新型的聚合反應(yīng)腔1除了采用管狀結(jié)構(gòu)外，也可以采用其他結(jié)構(gòu)，比如方體結(jié)構(gòu)，將聚合反應(yīng)腔1做成長(zhǎng)方體或正方體狀的反應(yīng)池。聚合反應(yīng)腔1的內(nèi)腔通過第一法蘭16 A與第一液氨進(jìn)料管17連接，第一液氨進(jìn)料管17直接深入到聚合反應(yīng)腔1內(nèi)腔的中部位置，確保液氨與磷酸充分混合。第一液氨進(jìn)料管17的另一端連接有單向閥8，單向閥8通過管道與第一液氨進(jìn)料閥34相連，通過控制第一液氨進(jìn)料閥34和單向閥8的開關(guān)便可控制液氨的流動(dòng)速度和所需要的量。在聚合反應(yīng)腔1連接第一液氨進(jìn)料管17的一側(cè)還連接有磷酸進(jìn)料管22，磷酸進(jìn)料管22上設(shè)有第三冷卻液出料閥21，通過控制第三冷卻液出料閥21的開關(guān)程度可以控制磷酸的流動(dòng)速度和所需要的反應(yīng)量，磷酸和液氨在聚合反應(yīng)腔1的內(nèi)腔進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。為了便于檢測(cè)聚合反應(yīng)腔內(nèi)的反應(yīng)溫度，在第一法蘭16Α上還安裝有溫度探測(cè)管 9，溫度探測(cè)管9深入到聚合反應(yīng)腔1的內(nèi)腔，可以探測(cè)到聚合反應(yīng)腔1內(nèi)的反應(yīng)溫度。進(jìn)一步的，為了控制反應(yīng)溫度能夠維持在某一范圍，在聚合反應(yīng)腔1的外腔壁的一端設(shè)有第一冷卻液進(jìn)料閥10，在聚合反應(yīng)腔1外腔壁的另一端設(shè)有第一冷卻液出料閥12，第一冷卻液進(jìn)料閥10通過第一管道11與第一閥門30相連，第一冷卻液出料閥12通過第二管道13 與下端的第二閥門四相連。本實(shí)用新型所采用的冷卻液為磷酸，冷卻液從第一冷卻液進(jìn)料閥10流入，經(jīng)過聚合反應(yīng)腔1外腔從第一冷卻液出料閥12流出。通過控制第一閥門30和第二閥門四來(lái)實(shí)現(xiàn)冷卻液的流動(dòng)速度，進(jìn)一步達(dá)到控制聚合反應(yīng)腔1內(nèi)腔與冷卻液之間的熱交換效率。在聚合反應(yīng)腔1的另一端，即設(shè)有液氨進(jìn)料管17的相對(duì)端通過第二法蘭16B與第一冷卻腔2的一端相連，第一冷卻腔2的另一端通過第三法蘭16C與第一 U形管7A連通，第一冷卻腔2也包括內(nèi)腔和外腔，第一冷卻腔2的內(nèi)腔和聚合反應(yīng)腔1的內(nèi)腔相通，第一冷卻腔2的外腔和聚合反應(yīng)腔1的外腔由第二法蘭16B隔斷，磷酸與液氨在聚合反應(yīng)腔1內(nèi)腔內(nèi)反應(yīng)后，得到的聚磷酸銨溶融液流入冷卻腔I 2，并在冷卻腔I 2的內(nèi)腔冷卻至所需要的溫度范圍。在第一冷卻腔2的一端連接有第二冷卻液進(jìn)料閥19，第二冷卻液進(jìn)料閥19通過第三管道20與第三閥門觀相連，第一冷卻腔2的另一端連接有第二冷卻液出料閥14，第二冷卻液出料閥14通過第四管道15與第四閥門27相連。冷卻液從第二冷卻液進(jìn)料閥19流入，經(jīng)過冷卻腔I 2從第二冷卻液出料閥14流出，通過控制第二冷卻液進(jìn)料閥19和第三閥門觀的開關(guān)程度來(lái)控制冷卻液的流動(dòng)速度，進(jìn)一步控制冷卻液與聚磷酸銨溶融液之間的熱交換效率。同樣的，冷卻腔I 2也優(yōu)選316L不銹鋼材料制作，冷卻腔I 2內(nèi)腔直徑與聚合反應(yīng)腔1內(nèi)腔直徑相等，也可以略大于或小于聚合反應(yīng)腔1的內(nèi)腔直徑。為了便于檢測(cè)聚磷酸銨溶融液的P H值，在U形管I 7 A上設(shè)有第一 PH檢測(cè)管18，第一 PH檢測(cè)管18直接深入到第一 U型管7A的內(nèi)腔中，以便得到聚磷酸銨溶融液更加精確的P H值。第一 U形管7 A的另一段通過第四法蘭16 D與第二冷卻腔3的一端相連，第二冷卻腔3的另一端通過第五法蘭16E與第二 U形管7B相連，第二冷卻腔3包括內(nèi)腔和外腔，其中內(nèi)腔由若干條小管組成，磷酸和液氨的聚磷酸銨溶融液便通過第一U形管7 A流入第二冷卻腔3的小管內(nèi)，小管的數(shù)量根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和第二冷卻腔3的直徑而定，一般優(yōu)選小管的數(shù)量為8-20條，最好為1 6條，小管的直徑一般優(yōu)選為5-30毫米，該設(shè)計(jì)主要是為了增強(qiáng)冷卻液與反應(yīng)產(chǎn)物的熱交換效率，以確保聚磷酸銨溶融液以規(guī)定的溫度進(jìn)入中和反應(yīng)腔4。在第二冷卻腔3的一端設(shè)有第三冷卻液進(jìn)料閥23，第三冷卻液進(jìn)料閥23通過管道連接在中和反應(yīng)腔4的一端，在第二冷卻腔3的另一端通過磷酸進(jìn)料管22與聚合反應(yīng)腔1的內(nèi)腔連通，冷卻液磷酸經(jīng)第三冷卻液進(jìn)料閥23進(jìn)入，并從第二冷卻腔3內(nèi)的小管表面流過，最終進(jìn)入到聚合反應(yīng)腔1的內(nèi)腔成為反應(yīng)物原料與液氨進(jìn)行聚合反應(yīng)。第二 U形管7 B的另一端通過第六法蘭16 F與中和反應(yīng)腔4連接，中和反應(yīng)腔4的另一端通過第七法蘭16G與成品出料管25連接，成品出料管25上設(shè)有成品出料閥沈，通過成品出料閥26能夠控制成品的流出速度。中和反應(yīng)腔4包括內(nèi)腔和外腔，磷酸與液氨反應(yīng)得到的聚磷酸銨溶融液經(jīng)第二U形管7B進(jìn)入中和反應(yīng)腔4的內(nèi)腔，中和反應(yīng)腔4的內(nèi)腔分別通過第二液氨進(jìn)料管35和水進(jìn)料管36與第二液氨進(jìn)料閥33和水進(jìn)料閥32連接，液氨通過液氨進(jìn)料閥33進(jìn)入到中和反應(yīng)腔4的內(nèi)腔中與聚磷酸銨溶融液發(fā)生中和反應(yīng)，同時(shí)水通過水進(jìn)料閥32進(jìn)入中和反應(yīng)腔4中，通過與聚磷酸銨溶融液混合后生成聚磷酸銨溶液成品。為了使中和反應(yīng)能夠在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，在中和反應(yīng)腔4外腔的一端連接有第四冷卻液進(jìn)料閥31，中和反應(yīng)腔4外腔的另一端與連通第二冷卻腔3的第三冷卻液進(jìn)料閥23連接。本實(shí)用新型采用磷酸作為冷卻液，冷卻液從第四冷卻液進(jìn)料閥31進(jìn)入中和反應(yīng)腔4的外腔，流經(jīng)中和反應(yīng)腔4外腔，通過連接第三冷卻液進(jìn)料閥23的管道進(jìn)入第二冷卻腔3，流經(jīng)第二冷卻腔3，通過磷酸進(jìn)料管22進(jìn)入聚合反應(yīng)腔1的內(nèi)腔，成為化學(xué)反應(yīng)的原料與液氨進(jìn)行反應(yīng)。[0023]為了方便檢測(cè)生成的聚磷酸銨溶液的PH值，在成品出料管25上還設(shè)有第二 PH檢測(cè)管24，第二 PH檢測(cè)管M深入成品出料管25內(nèi)部以便精確測(cè)出聚磷酸銨溶液的pH值。本實(shí)用新型利用磷酸、液氨和水為原料，利用自身的反應(yīng)熱使作為冷卻液的磷酸獲得足夠多的熱量完成聚合反應(yīng)，充分利用了熱量的回收，整個(gè)反應(yīng)過程是在一系列密閉的管道中進(jìn)行的，不會(huì)產(chǎn)生排放，清潔環(huán)保，生產(chǎn)效率高。以上僅為本實(shí)用新型的一些具體實(shí)施例，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此， 比如，為了達(dá)到冷卻效果，除了將聚合反應(yīng)腔1、第一冷卻腔2、第二冷卻腔3和中和反應(yīng)腔4 做成內(nèi)外腔的形式外，也可以不區(qū)分內(nèi)外腔，而將整個(gè)裝置置于流動(dòng)的冷卻液池中，或采取向裝置噴灑冷卻液的方式，其中，磷酸進(jìn)料管22可以和第二冷卻腔3連接，讓作為冷卻液的磷酸進(jìn)入聚合反應(yīng)腔1，也可以直接將磷酸進(jìn)料管22和磷酸液體連接。
權(quán)利要求1.一種用于生產(chǎn)水溶性聚磷酸銨溶液的裝置，其特征在于，該裝置包括依次連接的聚合反應(yīng)腔(1)、第一冷卻腔(2)、第二冷卻腔(3)和中和反應(yīng)腔(4)，所述聚合反應(yīng)腔(1)連接有第一液氨進(jìn)料管(17)和磷酸進(jìn)料管(22)，中和反應(yīng)腔(1)連接有第二液氨進(jìn)料管(35)和水進(jìn)料管(36 )，中和反應(yīng)腔(4 )的末端連接有成品出料管(25 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)水溶性聚磷酸銨溶液的裝置，其特征在于，所述聚合反應(yīng)腔(1)、第一冷卻腔(2)、第二冷卻腔(3)和中和反應(yīng)腔(4)均由內(nèi)腔和外腔組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于生產(chǎn)水溶性聚磷酸銨溶液的裝置，其特征在于，所述磷酸進(jìn)料管(22)分別連接聚合反應(yīng)腔(1)的內(nèi)腔和第二冷卻腔(3)的外腔，所述第二冷卻腔 (3)的外腔通過管道與中和反應(yīng)腔(4)的外腔連接，中和反應(yīng)腔(4)的外腔還連接有第四冷卻液進(jìn)料閥(31)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于生產(chǎn)水溶性聚磷酸銨溶液的裝置，其特征在于，在聚合反應(yīng)腔(1)外腔的一端連接有第一冷卻液進(jìn)料閥(10)，在聚合反應(yīng)腔(1)外腔的另一端連接有冷卻液出料閥I (12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于生產(chǎn)水溶性聚磷酸銨溶液的裝置，其特征在于，聚合反應(yīng)腔(1)上設(shè)有溫度探測(cè)管(9)，所述溫度探測(cè)管(9)深入到聚合反應(yīng)腔(1)內(nèi)腔。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于生產(chǎn)水溶性聚磷酸銨溶液的裝置，其特征在于，在第一冷卻腔(2)的外腔連接有第二冷卻液進(jìn)料閥(19)和第二冷卻液出料閥(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于生產(chǎn)水溶性聚磷酸銨溶液的裝置，其特征在于，第一冷卻腔(2)上設(shè)有第一 PH檢測(cè)管(18)，第一 PH檢測(cè)管(18)伸入到第一冷卻腔(2)的內(nèi)腔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)水溶性聚磷酸銨溶液的裝置，其特征在于，所述成品出料管(25)上還設(shè)有第二 PH檢測(cè)管(24)，第二 PH檢測(cè)管(24)深入成品出料管(25)內(nèi)部。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8任一所述的用于生產(chǎn)水溶性聚磷酸銨溶液的裝置，其特征在于， 所述第二冷卻腔(3)的內(nèi)腔由纊20條小管組成，每條小管的直徑為5 30毫米。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至8任一所述的用于生產(chǎn)水溶性聚磷酸銨溶液的裝置，其特征在于，所述第二冷卻腔(3)的內(nèi)腔由16條小管組成。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種能夠規(guī)模化連續(xù)生產(chǎn)水溶性聚磷酸銨溶液的裝置。包括依次連接的聚合反應(yīng)腔、第一冷卻腔、第二冷卻腔和中和反應(yīng)腔，所述聚合反應(yīng)腔連接有第一液氨進(jìn)料管和磷酸進(jìn)料管，中和反應(yīng)腔連接有第二液氨進(jìn)料管和水進(jìn)料管，中和反應(yīng)腔的末端連接有成品出料管。本實(shí)用新型以冷卻液磷酸作為反應(yīng)物，充分利用了反應(yīng)本身所釋放的熱能，提高了生產(chǎn)效率，且整個(gè)生產(chǎn)過程在一個(gè)密閉的環(huán)境下進(jìn)行，無(wú)排放，無(wú)污染，清潔而又環(huán)保。
文檔編號(hào)C01B25/40GK202337692SQ20112038919
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者張承林, 李中華, 涂攀峰, 胡克緯, 賴忠明, 鄧蘭生, 龔林 申請(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)