[发明专利]一种选择性生产五氧化二磷的工艺及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种五氧化二磷独立生产系统，具体为一种选择性五氧化二磷生产工艺及生产设备，属于化工生产领域。

背景技术

每燃烧1kg磷可以释放出2.55*104KJ的能量，国内五氧化二磷生产传统工艺为使用碳素钢为材料、建立多个巨大的冷却塔，将固态黄磷使用蒸汽加热后缓慢流入塔内与鼓风机吹入的干燥空气反应燃烧，产生五氧化二磷烟气，再依靠巨大的冷却塔进行冷却降温，产生五氧化二磷产品，此工艺简单，投资较小，但产能低，日产量不超过三吨，图1为五氧化二磷原有工艺流程。工人劳动强度大，传统装置中不但没能对这部分能量进行有效的利用，无法将生产过程中产生的热量进行回收，反而要配备庞大的自然冷却设备对高温设备进行冷却，造成巨大的能源浪费和对环境的热污染，既浪费了能源又污染了环境，同时生产效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种选择性生产五氧化二磷的新工艺，采用冷却塔强制冷却生产五氧化二磷产品，产生的热量可副产蒸汽，沉降后的烟气进入聚磷酸、磷酸的生产和吸收系统，实现了达标排放，既节约了能源又提高了生产效率。

具体为：以黄磷为基础原料，硫酸为干燥剂，将黄磷在燃磷炉内燃烧制得的五氧化二磷烟气经水冷壁强制冷却至360℃以下，压力为1kpa以下，经冷却后的五氧化二磷烟气至少经10级沉降，使五氧化二磷烟气温度进一步降低至300℃以下，压力进一步降低至0.8kpa以下，经冷却、沉降后收集到的五氧化二磷送入五氧化二磷集料仓制得纯度高于99.5%的五氧化二磷粉末，尾气经净化后排放；或黄磷燃磷后的五氧化二磷烟气依次经聚磷酸吸收塔、磷酸吸收塔吸收后，分别得到聚磷酸及磷酸，其尾气经氨吸收塔、纤维除沫器吸收后达标排放； 

所述的黄磷燃烧制得的五氧化二磷烟气通入冷却系统的过程中，所述的黄磷燃烧制得的五氧化二磷烟气通入聚磷酸吸收塔的过程关闭；黄磷燃烧制得的五氧化二磷烟气通入聚磷酸吸收塔的过程打开，黄磷燃烧制得的五氧化二磷烟气通入冷却系统的过程关闭。

本发明的另一目的在于提供一种选择性生产五氧化二磷的工艺设备，该设备缩短了主烟气管道长度、减少了原设备中不必要的U型弯、增加相应的冷却沉降及输送设备。

具体为：燃磷炉经阀门控制的烟气管道与冷却塔连接，冷却塔后设置多级沉降仓，多级沉降仓经吸收塔经集料仓与尾气排放通道连接；燃磷炉经阀门控制的烟气管道依次与聚磷酸吸收塔、磷酸吸收塔连接，磷酸吸收塔经氨吸收塔、纤维除沫器与尾气排放通道连接。

所述的燃磷炉至聚磷酸吸收塔的烟气管道长度为28~35m，所述的冷却塔侧壁设置循环水通道。

所述的多级沉降仓为至少10个沉降仓串联而成，进一步所述的多级沉降仓为10个沉降仓串联而成，其中前5个沉降仓与后5个沉降仓上下设置，其落差为6~8米。

所述的沉降仓包括筒体及锥斗，筒体内部设置有矩形挡板，矩形挡板宽度与筒体直径等长，矩形挡板长度为筒体长度的95-98%，筒体顶部设置有顶盖，顶盖上设置有顶盖加强部件；所述的锥斗下设置有短接锥口，短接锥口外设置有法兰。

所述的筒体外侧自顶部2/3处设置有与矩形挡板对称的弧形内凹结构，所述的弧形内凹结构的内凹深度为筒体直径的5~8%，所述的弧形内凹结构的长度为筒体长度的40~56%。

所述的弧形内凹结构底端与筒体外壁形成弧形凸起。

五氧化二磷为白色无定形粉末或六方晶体，在高温下易附着于仓壁及管道之上，形成坚硬的非晶体。且粉状情况下极易吸湿，因此生产过程中需要与外界环境进行隔绝。

针对其附壁我们通过冷却塔将燃磷炉产生的物料迅速降低至合理的温度范围区间内，减少附壁量，使其凝结成粉状，提高产量。针对其在结构死角附壁现象，对设备内部及连接管道进行优化设计，在减少沉积的过程中，能及时利用重力掉落于仓底，保证产品生产的工艺条件。同时更短的五氧化二磷烟气管道，设计预留的一米落差，可以使五氧化二磷烟气能够及时进入聚磷酸吸收塔，降低产品沉积于管道，可以使清理管道内部沉积物料时，更加方便，降低清理人员的劳动强度。

针对其极易吸湿，在制造生产设备的过程中，采用焊接的密封形式，对于无法使用焊接的结构，采取经过优化的连接形式，确保了其能够严格密封，隔绝与外界环境的接触。

考虑到管道在高温情况下发生热胀冷缩效益，经过计算可伸长0.15米，管道两边将受到3.5~4.2*10⁴KN的力，设计温度补偿系统，消耗材料14.7平方的不锈钢板，造价低廉，完全满足了管道膨胀补偿参数。

   本发明的优点在于：