本發(fā)明涉及一種具有低溫?zé)崮芑厥盏臒岱姿嵘a(chǎn)裝置，屬于化學(xué)工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
磷酸是制備精細(xì)磷酸鹽等磷化工產(chǎn)品的基本原料，廣泛應(yīng)用于石油、冶金、化工、電子、醫(yī)藥等行業(yè)。磷酸可在金屬表面生成難溶的磷酸鹽薄膜，以保護(hù)金屬免受腐蝕；磷酸和硝酸混合作為化學(xué)拋光劑，用以提高金屬表面的光潔度；磷酸也常作為生產(chǎn)洗滌用品、殺蟲劑和含磷阻燃劑的原料；磷酸是食品添加劑之一，在食品中作為酸味劑、酵母營養(yǎng)劑。現(xiàn)有帶熱能回收的二步法熱法磷酸生產(chǎn)工藝，在燃燒塔內(nèi)回收了黃磷燃燒熱的50%-60%后，將溫度為550-750℃的含五氧化二磷的工藝氣體送入吸收塔，在吸收塔內(nèi)用稀磷酸吸收五氧化二磷生產(chǎn)成品磷酸，期間氣體熱量和五氧化二磷與水結(jié)合的水合熱均轉(zhuǎn)移至液體磷酸中，為了維持系統(tǒng)熱平衡，必須設(shè)置冷卻器，通過大量循環(huán)水將酸溫冷卻至60-80℃。在此工藝條件下，一方面循環(huán)水將熱量移走，造成了巨大熱量浪費(fèi)；另一方面循環(huán)水必須通過冷卻塔將熱量排至大氣，不僅消耗了大量的水資源，還造成新的熱污染。因此充分回收黃磷燃燒熱是熱法磷酸產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色化生產(chǎn)的途徑之一。然而，由于五氧化二磷的物質(zhì)特性和燃燒塔熱能回收的原理，燃燒塔出口溫度不能低于550℃，大約有15%-20%的黃磷燃燒熱通過氣體顯熱的方式進(jìn)入吸收塔，本發(fā)明的目的，就是根據(jù)整體工藝平衡要求，將吸收塔磷酸溫度提高到150-200℃，通過管殼式鍋爐將低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)化為低壓蒸汽回收。該方法將循環(huán)水帶走的不能利用的熱能轉(zhuǎn)化為低壓蒸汽的方法加以回收利用，從而實(shí)現(xiàn)了磷酸低溫?zé)崮芑厥盏哪康摹?br/>
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于提供一種具有低溫?zé)崮芑厥盏臒岱姿嵘a(chǎn)裝置，以提高熱法磷酸生產(chǎn)工藝的熱能回收效率。本發(fā)明裝置包括燃燒塔1、一級吸收塔2、管殼式鍋爐3、二級吸收塔5、文丘里7、絲網(wǎng)除霧器9、引風(fēng)機(jī)10；燃燒塔1通過一級吸收塔2與二級吸收塔5連通，二級吸收塔5通過文丘里7與絲網(wǎng)除霧器9連通，絲網(wǎng)除霧器9與引風(fēng)機(jī)10連接，管殼式鍋爐3通過泵與一級吸收塔2連接并形成閉路循環(huán)；其中管殼式鍋爐3包括多聚磷酸進(jìn)口11、爐體12、換熱管14、液氣分離器15、主汽閥16、副汽閥17、水位計20、多聚磷酸出口21、進(jìn)水口22、排污閥24，爐體12一端設(shè)置有多聚磷酸進(jìn)口11、進(jìn)水口22，另一端設(shè)置有多聚磷酸出口21、排污閥24，換熱管14安裝在爐體12內(nèi)，爐體12上開有主汽閥16、副汽閥17，液氣分離器15設(shè)置在爐體內(nèi)并位于主汽閥16、副汽閥17下方，水位計20設(shè)置在爐體一側(cè)，爐體上設(shè)置有安全閥13。所述一級吸收塔2中采用多聚磷酸吸收五氧化二磷氣體，一級吸收塔的循環(huán)多聚磷酸的溫度為150-200℃，以H3PO4計，多聚磷酸質(zhì)量百分比濃度為105%-120%；通過管殼式鍋爐3回收多聚磷酸中的熱能產(chǎn)生低壓蒸汽，蒸汽壓力為0.4-0.8MPa。所述二級吸收塔中磷酸質(zhì)量百分比濃度為85%-105%（以H3PO4計），酸溫85~130℃。所述換熱管14為薄壁管均勻排列而成的管束，管徑20-50mm，壁厚2.5-4.5mm，換熱管最上層要求在爐體水平中心線下100-150mm，鍋爐內(nèi)水位在爐體水平中心線下0-50mm；換熱管14的材質(zhì)為鎳鉻鉬合金鋼或其他耐腐蝕鋼種，該鋼種耐腐蝕性強(qiáng)，承載能力大。所述一級吸收塔2為帶噴頭的空塔或動力波吸收塔。所述爐體上設(shè)置有壓力表18、熱電偶19，爐體底部安裝有底座23。采用換熱管14內(nèi)流經(jīng)循環(huán)多聚磷酸、管外爐體內(nèi)通入生產(chǎn)用水副產(chǎn)蒸汽的設(shè)計，爐體內(nèi)水位在爐體水平中心線下0-50毫米。所述管殼式鍋爐3由可拆卸式組件構(gòu)成，易于更換受損組件；爐體及其余部件的材質(zhì)均為不銹鋼。本發(fā)明裝置可根據(jù)實(shí)際需要生產(chǎn)質(zhì)量百分比85%-120%（以H3PO4計）之間任何濃度的磷酸，方法靈活、便于調(diào)整，可達(dá)到以一套裝置生產(chǎn)多種濃度磷酸產(chǎn)品的目的。上述裝置生產(chǎn)磷酸方法是由黃磷和空氣進(jìn)入燃燒塔1反應(yīng)，經(jīng)燃燒塔水冷壁管吸收部分輻射熱后的高溫（550-750℃）含有五氧化二磷的工藝氣體進(jìn)入一級吸收塔2，在一級吸收塔2中，五氧化二磷被較低濃度的多聚磷酸吸收，控制塔內(nèi)多聚磷酸質(zhì)量百分比濃度為105%-120%（以H3PO4計），溫度為150-200℃；多聚磷酸進(jìn)入管殼式鍋爐3的換熱管內(nèi)與換熱管外的水進(jìn)行熱量交換，維持多聚磷酸出口溫度低于入口溫度10℃左右，鍋爐內(nèi)水被高溫多聚磷酸加熱形成低壓蒸汽外送利用；大部分多聚磷酸再次進(jìn)入一級吸收塔2循環(huán)使用，少部分多聚磷酸冷卻后作為產(chǎn)品輸出，經(jīng)一級吸收塔吸收后的氣體進(jìn)入二級吸收塔5進(jìn)行二次吸收，控制塔內(nèi)磷酸質(zhì)量百分比濃度為85%-105%（以H3PO4計）；經(jīng)二級吸收塔吸收后的氣體經(jīng)文丘里7和絲網(wǎng)除霧器9處理后直接排入大氣。低溫?zé)崮芑厥昭b置制造成本低，能回收10%-30%的黃磷燃燒熱，可以將現(xiàn)行的黃磷燃燒熱的利用率從50%-60%提高到70%-85%，減少了水資源浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)效益好。由于提高了一級吸收塔酸溫，多聚磷酸粘度變小，霧化效果好，使多聚磷酸生產(chǎn)過程中的五氧化二磷氣體在一級吸收塔內(nèi)的吸收率大幅提高，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，操作過程安全，減少了環(huán)境污染和產(chǎn)品損失，符合高效、節(jié)能、環(huán)保、清潔的綠色化清潔生產(chǎn)工藝要求。附圖說明圖1為本發(fā)明具有低溫?zé)崮芑厥盏臒岱姿嵘a(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為管殼式鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖；圖中：1-燃燒塔；2-一級吸收塔；3-管殼式鍋爐；4-一級磷酸泵；5-二級吸收塔；6-二級磷酸泵；7-文丘里；8-稀酸泵；9-絲網(wǎng)除霧器；10-引風(fēng)機(jī)；11-多聚磷酸進(jìn)口；12-爐體；13-安全閥；14-換熱管；15-液氣分離器；16-主汽閥；17-副汽閥；18-壓力表；19-熱電偶；20-水位計；21-多聚磷酸出口；22-進(jìn)水口；23-底座；24-排污閥。具體實(shí)施方式下面通過附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述內(nèi)容。實(shí)施例1：如圖1、2所示，具有低溫?zé)崮芑厥盏臒岱姿嵘a(chǎn)裝置包括燃燒塔1、一級吸收塔2、管殼式鍋爐3、二級吸收塔5、文丘里7、絲網(wǎng)除霧器9、引風(fēng)機(jī)10；燃燒塔1通過一級吸收塔2與二級吸收塔5連通，二級吸收塔5通過文丘里7與絲網(wǎng)除霧器9連通，絲網(wǎng)除霧器9與引風(fēng)機(jī)10連接，管殼式鍋爐3通過一級磷酸泵4與一級吸收塔2連接并形成閉路循環(huán)；其中管殼式鍋爐3包括多聚磷酸進(jìn)口11、爐體12、換熱管14、液氣分離器15、主汽閥16、副汽閥17、水位計20、多聚磷酸出口21、進(jìn)水口22、排污閥24，爐體12一端設(shè)置有多聚磷酸進(jìn)口11、進(jìn)水口22，另一端設(shè)置有多聚磷酸出口21、排污閥24，換熱管14安裝在爐體12內(nèi)，爐體12上開有主汽閥16、副汽閥17，液氣分離器15設(shè)置在爐體內(nèi)并位于主汽閥16、副汽閥17下方，水位計20設(shè)置在爐體一側(cè)，爐體上設(shè)置有安全閥13，文丘里7與稀酸泵8形成閉路循環(huán)，二級磷酸泵6與二級吸收塔形成閉路循環(huán)，二級磷酸泵6將二級吸收塔5流出的磷酸或多聚磷酸再次泵入二級吸收塔形成閉路循環(huán)，其中一級吸收塔2為帶噴頭的空塔，塔內(nèi)噴頭3層，爐體上設(shè)置有壓力表18、熱電偶19，爐體底部安裝有底座23；換熱管14為薄壁管均勻排列而成，管徑30mm，壁厚3mm，換熱管最上層要求在爐體水平中心線下100mm，鍋爐內(nèi)水位在爐體水平中心線下50mm；換熱管14的材質(zhì)為鎳鉻鉬合金鋼。使用時，黃磷與自然空氣在熱法磷酸的燃燒塔1中燃燒，燃燒形成的五氧化二磷氣體進(jìn)入一級吸收塔2，質(zhì)量百分比濃度為105%（以H3PO4計）的多聚磷酸通過噴頭霧化，多聚磷酸自上而下噴灑，使五氧化二磷氣體與多聚磷酸充分接觸，形成150℃、質(zhì)量百分比濃度110%（以H3PO4計）多聚磷酸，多聚磷酸由多聚磷酸進(jìn)口11進(jìn)入管殼式鍋爐3的換熱管14中與由進(jìn)水口22進(jìn)入爐體中的水發(fā)生熱量交換，多聚磷酸出口溫度150℃，管殼式鍋爐3爐體12內(nèi)水吸收熱量形成0.3MPa的低壓蒸汽，由主汽閥16排出；經(jīng)管殼式鍋爐3換熱后的多聚磷酸，大部分多聚磷酸通過一級磷酸泵4返回一級吸收塔2循環(huán)利用，根據(jù)產(chǎn)品需要，取出部分多聚磷酸作為產(chǎn)品輸出。經(jīng)一級吸收塔吸收后的含有少量五氧化二磷氣體進(jìn)入二級吸收塔5進(jìn)行二次吸收，二級吸收塔中磷酸質(zhì)量百分比濃度為90%，酸溫90℃；經(jīng)二級吸收塔吸收后的剩余五氧化二磷氣體進(jìn)入文丘里7被稀磷酸回收，稀酸泵8將文丘里7流出的稀磷酸再次泵入文丘里從而形成閉路循環(huán)，稀磷酸濃度為38%；尾氣經(jīng)絲網(wǎng)除霧器9處理后，經(jīng)引風(fēng)機(jī)10直接排入大氣。實(shí)施例2：本具有低溫?zé)崮芑厥盏臒岱姿嵘a(chǎn)裝置結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同在于一級吸收塔2為帶噴頭的空塔，塔內(nèi)噴頭4層；換熱管14為薄壁管均勻排列而成，管徑20mm，壁厚2.5mm，換熱管最上層要求在爐體水平中心線下120mm，鍋爐內(nèi)水位在爐體水平中心線下30mm。使用時，黃磷與自然空氣在熱法磷酸燃燒塔1燃燒，燃燒形成的五氧化二磷氣體進(jìn)入一級吸收塔2，質(zhì)量百分比濃度115%（以H3PO4計）的多聚磷酸通過噴頭霧化，多聚磷酸自上而下噴灑，使五氧化二磷氣體與多聚磷酸充分接觸，形成180℃、質(zhì)量百分比濃度118%（以H3PO4計）多聚磷酸，多聚磷酸進(jìn)入管殼式鍋爐3中與水發(fā)生熱量交換，多聚磷酸出口溫度170℃，鍋爐內(nèi)水吸收熱量形成0.5MPa的低壓蒸汽；經(jīng)管殼式鍋爐換熱后的多聚磷酸，大部分多聚磷酸再次進(jìn)入一級吸收塔循環(huán)使用，根據(jù)產(chǎn)品需要，取出部分多聚磷酸作為產(chǎn)品輸出。經(jīng)一級吸收塔吸收后的含有少量五氧化二磷氣體進(jìn)入二級吸收塔5進(jìn)行二次吸收，產(chǎn)出質(zhì)量百分比濃度98%（以H3PO4計）磷酸，酸溫110℃；經(jīng)二級吸收塔吸收后的剩余五氧化二磷氣體進(jìn)入文丘里7被稀磷酸回收，稀磷酸經(jīng)由稀酸泵8與文丘里形成閉路循環(huán)，文丘里中稀磷酸濃度為50%；尾氣經(jīng)絲網(wǎng)除霧器9處理后直接排入大氣。實(shí)施例3：本具有低溫?zé)崮芑厥盏臒岱姿嵘a(chǎn)裝置結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同在于一級吸收塔2為帶噴頭的動力波吸收塔，塔內(nèi)噴頭設(shè)置二層，每層1個；換熱管14為薄壁管均勻排列而成，管徑50mm，壁厚4.5mm，換熱管最上層要求在爐體水平中心線下150mm，鍋爐內(nèi)水位在爐體水平中心線下10mm。使用時，黃磷與自然空氣在熱法磷酸燃燒塔1燃燒，燃燒形成的五氧化二磷進(jìn)入一級吸收塔2，質(zhì)量百分比濃度118%（以H3PO4計）的多聚磷酸通過噴頭霧化，多聚磷酸自下而上噴灑，工藝氣體自上而下，使五氧化二磷氣體與多聚磷酸充分接觸，形成200℃、質(zhì)量百分比濃度120%（以H3PO4計）多聚磷酸，多聚磷酸進(jìn)入管殼式鍋爐3中與水發(fā)生熱量交換，多聚磷酸出口溫度200℃，鍋爐內(nèi)水吸收熱量形成0.6MPa的低壓蒸汽；經(jīng)管殼式鍋爐換熱后的多聚磷酸，大部分多聚磷酸再次進(jìn)入一級吸收塔循環(huán)使用，根據(jù)產(chǎn)品需要，取出部分多聚磷酸作為產(chǎn)品輸出。經(jīng)一級吸收塔吸收后的含有少量五氧化二磷氣體進(jìn)入二級吸收塔5進(jìn)行二次吸收，產(chǎn)出質(zhì)量百分比濃度103%（以H3PO4計）磷酸，酸溫130℃；經(jīng)二級吸收塔吸收后的剩余五氧化二磷氣體進(jìn)入文丘里7被稀磷酸回收，稀磷酸經(jīng)由稀酸泵8與文丘里形成閉路循環(huán)，文丘里中稀磷酸質(zhì)量百分比濃度為65%；尾氣經(jīng)絲網(wǎng)除霧器9處理后直接排入大氣。