[发明专利]一种具有低温热能回收的热法磷酸生产装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有低温热能回收的热法磷酸生产装置，属于化学工程领域。

背景技术

磷酸是制备精细磷酸盐等磷化工产品的基本原料，广泛应用于石油、冶金、化工、电子、医药等行业。磷酸可在金属表面生成难溶的磷酸盐薄膜，以保护金属免受腐蚀；磷酸和硝酸混合作为化学抛光剂，用以提高金属表面的光洁度；磷酸也常作为生产洗涤用品、杀虫剂和含磷阻燃剂的原料；磷酸是食品添加剂之一，在食品中作为酸味剂、酵母营养剂。

现有带热能回收的二步法热法磷酸生产工艺，在燃烧塔内回收了黄磷燃烧热的50%-60%后，将温度为550-750℃的含五氧化二磷的工艺气体送入吸收塔，在吸收塔内用稀磷酸吸收五氧化二磷生产成品磷酸，期间气体热量和五氧化二磷与水结合的水合热均转移至液体磷酸中，为了维持系统热平衡，必须设置冷却器，通过大量循环水将酸温冷却至60-80℃。在此工艺条件下，一方面循环水将热量移走，造成了巨大热量浪费；另一方面循环水必须通过冷却塔将热量排至大气，不仅消耗了大量的水资源，还造成新的热污染。因此充分回收黄磷燃烧热是热法磷酸产业实现绿色化生产的途径之一。然而，由于五氧化二磷的物质特性和燃烧塔热能回收的原理，燃烧塔出口温度不能低于550℃，大约有15%-20%的黄磷燃烧热通过气体显热的方式进入吸收塔，本发明的目的，就是根据整体工艺平衡要求，将吸收塔磷酸温度提高到150-200℃，通过管壳式锅炉将低温热能转化为低压蒸汽回收。该方法将循环水带走的不能利用的热能转化为低压蒸汽的方法加以回收利用，从而实现了磷酸低温热能回收的目的。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有低温热能回收的热法磷酸生产装置，以提高热法磷酸生产工艺的热能回收效率。

本发明装置包括燃烧塔1、一级吸收塔2、管壳式锅炉3、二级吸收塔5、文丘里7、丝网除雾器9、引风机10；燃烧塔1通过一级吸收塔2与二级吸收塔5连通，二级吸收塔5通过文丘里7与丝网除雾器9连通，丝网除雾器9与引风机10连接，管壳式锅炉3通过泵与一级吸收塔2连接并形成闭路循环；其中管壳式锅炉3包括多聚磷酸进口11、炉体12、换热管14、液气分离器15、主汽阀16、副汽阀17、水位计20、多聚磷酸出口21、进水口22、排污阀24，炉体12一端设置有多聚磷酸进口11、进水口22，另一端设置有多聚磷酸出口21、排污阀24，换热管14安装在炉体12内，炉体12上开有主汽阀16、副汽阀17，液气分离器15设置在炉体内并位于主汽阀16、副汽阀17下方，水位计20设置在炉体一侧，炉体上设置有安全阀13。

所述一级吸收塔2中采用多聚磷酸吸收五氧化二磷气体，一级吸收塔的循环多聚磷酸的温度为150-200℃，以H₃PO₄计，多聚磷酸质量百分比浓度为105%-120%；通过管壳式锅炉3回收多聚磷酸中的热能产生低压蒸汽，蒸汽压力为0.4-0.8MPa。

所述二级吸收塔中磷酸质量百分比浓度为85%-105%（以H₃PO₄计），酸温85~130℃。

所述换热管14为薄壁管均匀排列而成的管束，管径20-50mm，壁厚2.5-4.5mm，换热管最上层要求在炉体水平中心线下100-150mm，锅炉内水位在炉体水平中心线下0-50mm；换热管14的材质为镍铬钼合金钢或其他耐腐蚀钢种，该钢种耐腐蚀性强，承载能力大。

所述一级吸收塔2为带喷头的空塔或动力波吸收塔。

所述炉体上设置有压力表18、热电偶19，炉体底部安装有底座23。

采用换热管14内流经循环多聚磷酸、管外炉体内通入生产用水副产蒸汽的设计，炉体内水位在炉体水平中心线下0-50毫米。

所述管壳式锅炉3由可拆卸式组件构成，易于更换受损组件；炉体及其余部件的材质均为不锈钢。

本发明装置可根据实际需要生产质量百分比85%-120%（以H₃PO₄计）之间任何浓度的磷酸，方法灵活、便于调整，可达到以一套装置生产多种浓度磷酸产品的目的。