本實(shí)用新型屬于磷酸一銨生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種全水溶磷酸一銨生產(chǎn)用管式反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)：

磷酸一銨是一種重要的磷化工產(chǎn)品，主要有農(nóng)用級(jí)和工業(yè)級(jí)。近年來，水溶性肥料以其速效和高利用率的特點(diǎn)，得到了廣泛認(rèn)可。但由于農(nóng)用級(jí)磷酸一銨水溶性較差，水不溶物含量高，不能滿足水溶性肥料的使用要求。目前，一般是以工業(yè)級(jí)磷酸一銨作為水溶性磷酸一銨來使用，但工業(yè)級(jí)磷酸一銨生產(chǎn)成本高，限制了水溶性磷酸一銨的推廣和使用。

工業(yè)級(jí)磷酸一銨的生產(chǎn)主要有兩種工藝 ：一種是熱法磷酸工藝，該法生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單，但生產(chǎn)成本高。另一種是濕法磷酸工藝，以濕法磷酸為原料，通過氨化除雜生產(chǎn)工業(yè)級(jí)磷酸一銨，較熱法磷酸工藝而言，濕法磷酸工藝生產(chǎn)成本較低，這也是水溶性磷酸一銨的研究發(fā)展方向。

其中，濕法磷酸工藝方程式有如下幾個(gè)：

上述反應(yīng)中將氨與磷酸的摩爾比控制在1.05-1.15時(shí)，主要生產(chǎn)磷酸一銨。濕法磷酸中常含有硫酸、鐵、鋁、鎂、鈣、氟、硅等雜質(zhì)，在氨化過程中生成各種不溶于水或不被植物吸收的化合物，導(dǎo)致不能得到全水溶產(chǎn)品。研究表明，不溶物的生成與中和料漿的pH值及濕法磷酸中F/（Fe+Al）的比值相關(guān)。所以控制中和反應(yīng)的程度和時(shí)間對(duì)生成全溶性產(chǎn)品具有重要影響。

目前，在氨酸法磷酸一銨的生產(chǎn)中，一般用管式反應(yīng)器進(jìn)行磷酸與液氨的中和反應(yīng)，化肥原料加入管式反應(yīng)器中，反應(yīng)后，通過管式反應(yīng)器的中和反應(yīng)熱形成的背壓將未固化的反應(yīng)溶液均勻、快速的噴入造粒裝置中，進(jìn)行下一步加工。

申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)采用常規(guī)的管式反應(yīng)器和布置方式得到的磷酸一銨，產(chǎn)品料漿的中和度在1.10-1.22、中和反應(yīng)時(shí)間為20-45min，水溶P₂O₅在32%左右，水溶率小于75%，不但可能導(dǎo)致設(shè)備堵塞、結(jié)垢，還不能得到高水溶率的產(chǎn)品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種全水溶磷酸一銨生產(chǎn)用管式反應(yīng)裝置，該裝置通過管式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)及設(shè)置方式的改進(jìn)，不但能提高了產(chǎn)品中水溶磷的含量，還可以防止料漿結(jié)塊。所述技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種全水溶磷酸一銨生產(chǎn)用管式反應(yīng)裝置，該裝置包括磷酸調(diào)配槽2、管式反應(yīng)器3和Ⅱ效濃縮系統(tǒng)1，所述Ⅱ效濃縮系統(tǒng)1由Ⅱ效閃蒸室4、循環(huán)泵6和Ⅱ效加熱器5通過管路組成循環(huán)系統(tǒng)，所述管式反應(yīng)器3設(shè)于Ⅱ效閃蒸室4和Ⅱ效加熱器5之間的管路上；所述管式反應(yīng)器3包括反應(yīng)管7、反應(yīng)管7前端的進(jìn)氨管11、反應(yīng)管7后端的噴嘴10、反應(yīng)管7前部側(cè)壁上的進(jìn)酸管12和反應(yīng)管7內(nèi)的反應(yīng)內(nèi)套13，所述進(jìn)氨管11與反應(yīng)管7前部同軸設(shè)置，所述反應(yīng)內(nèi)套13套設(shè)在進(jìn)氨管11外且其后端為縮口結(jié)構(gòu)，所述進(jìn)酸管12穿過反應(yīng)管7后與反應(yīng)內(nèi)套13連通，所述磷酸調(diào)配槽2與進(jìn)酸管12通過管路連接。

其中，本實(shí)用新型實(shí)施例中的反應(yīng)管7為L(zhǎng)形結(jié)構(gòu)，其由水平管8與豎直管9垂直連通構(gòu)成，所述進(jìn)氨管11設(shè)于水平管8前端，所述噴嘴10設(shè)于豎直管9下端。

優(yōu)選地，本實(shí)用新型實(shí)施例中的豎直管9上端設(shè)有壓力表15，其下部側(cè)壁上設(shè)有霧化蒸汽入口16。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型實(shí)施例中的水平管8前部用于容納反應(yīng)內(nèi)套13的管段的直徑大于其后部管段的直徑。

優(yōu)選地，本實(shí)用新型實(shí)施例中的水平管8后部和磷酸調(diào)配槽2均通過管路與工藝水回收系統(tǒng)連接。

其中，本實(shí)用新型實(shí)施例中的進(jìn)酸管12垂直于水平管8上側(cè)，其下端與進(jìn)氨管11后端的距離為20-40mm。

優(yōu)選地，本實(shí)用新型實(shí)施例中的進(jìn)酸管12和進(jìn)氨管11上均設(shè)有用于清洗和通入中壓蒸汽的中壓蒸汽入口14。

其中，本實(shí)用新型實(shí)施例中的反應(yīng)內(nèi)套13與進(jìn)氨管11同軸設(shè)置，其后端為錐形。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

本實(shí)用新型提供了一種全水溶磷酸一銨生產(chǎn)用管式反應(yīng)裝置，在該裝置中，進(jìn)酸管將磷酸高度霧化并與進(jìn)氨管通入的氨氣在反應(yīng)內(nèi)套先劇烈反應(yīng)（可保證反應(yīng)處于較高溫度），部分反應(yīng)后由反應(yīng)內(nèi)套的縮口噴入到反應(yīng)管中，中和反應(yīng)完成后由噴嘴從Ⅱ效加熱器的出口端通入Ⅱ效濃縮系統(tǒng)，合格的料漿再送入Ⅰ效濃縮系統(tǒng)，不合格的料漿繼續(xù)在Ⅱ效濃縮系統(tǒng)中循環(huán)。該裝置通過管式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)及設(shè)置方式的改進(jìn)，不但能提高產(chǎn)品中水溶磷的含量，還可以防止料漿結(jié)塊，避免設(shè)備堵塞。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的全水溶磷酸一銨生產(chǎn)用管式反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的管式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1Ⅱ效濃縮系統(tǒng)、2磷酸調(diào)配槽、3管式反應(yīng)器、4Ⅱ效閃蒸室、5Ⅱ效加熱器、6循環(huán)泵、7反應(yīng)管、8水平管、9豎直管、10噴嘴、11進(jìn)氨管、12進(jìn)酸管、13反應(yīng)內(nèi)套、14中壓蒸汽入口、15壓力表、16霧化蒸汽入口、AⅠ效濃縮系統(tǒng)、B氣氨、C濕法磷酸、DⅠ燃二次蒸汽、E冷凝水。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

參見圖1和2，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種全水溶磷酸一銨生產(chǎn)用管式反應(yīng)裝置，該裝置包括磷酸調(diào)配槽2、管式反應(yīng)器3和Ⅱ效濃縮系統(tǒng)1等。其中，Ⅱ效濃縮系統(tǒng)1由Ⅱ效閃蒸室4、循環(huán)泵6和Ⅱ效加熱器5通過管路依次首尾連接組成循環(huán)系統(tǒng)，管式反應(yīng)器3設(shè)于Ⅱ效閃蒸室4和Ⅱ效加熱器5之間的管路上（優(yōu)選設(shè)于或靠近Ⅱ效加熱器5的出口端）。其中，管式反應(yīng)器3包括反應(yīng)管7、反應(yīng)管7前端的進(jìn)氨管11、反應(yīng)管7后端的噴嘴10、反應(yīng)管7前部側(cè)壁（上側(cè)）上的進(jìn)酸管12和反應(yīng)管7內(nèi)的反應(yīng)內(nèi)套13等。其中，進(jìn)氨管11與反應(yīng)管7前部同軸設(shè)置，進(jìn)氨管11伸入反應(yīng)管7一定長(zhǎng)度。反應(yīng)內(nèi)套13套設(shè)在進(jìn)氨管11外，反應(yīng)內(nèi)套13為管狀結(jié)構(gòu)且其后端為縮口結(jié)構(gòu)。進(jìn)氨管11的后端位于反應(yīng)內(nèi)套13內(nèi)，即反應(yīng)內(nèi)套13將進(jìn)氨管11位于反應(yīng)管7內(nèi)的部分全部包覆。進(jìn)酸管12穿過反應(yīng)管7后與反應(yīng)內(nèi)套13連通，進(jìn)酸管12通向進(jìn)氨管11中部。磷酸調(diào)配槽2與進(jìn)酸管12通過管路連接，磷酸調(diào)配槽2用于將濕法磷酸調(diào)整到指定濃度和pH，以保證產(chǎn)品的水溶性。

其反應(yīng)過程為：進(jìn)酸管12將磷酸高度霧化并與進(jìn)氨管11通入的氨氣在反應(yīng)內(nèi)套13先劇烈反應(yīng)（可保證反應(yīng)處于較高溫度），部分反應(yīng)后由反應(yīng)內(nèi)套13的縮口噴入到反應(yīng)管7中，中和反應(yīng)完成后由噴嘴10從Ⅱ效加熱器5的出口端通入Ⅱ效濃縮系統(tǒng)1，合格的料漿再送入Ⅰ效濃縮系統(tǒng)，不合格的料漿繼續(xù)在Ⅱ效濃縮系統(tǒng)1中循環(huán)。其中，中和反應(yīng)的料漿的中和度為1.15-1.23，平均停留時(shí)間1-2min，產(chǎn)品中水溶P₂O₅大于37%，水溶率大于90%。

其中，參見圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例中的反應(yīng)管7為L(zhǎng)形結(jié)構(gòu)，其由水平管8與豎直管9垂直連通構(gòu)成，進(jìn)氨管11設(shè)于水平管8前端，噴嘴10設(shè)于豎直管9下端。

優(yōu)選地，參見圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例中的豎直管9上端設(shè)有壓力表15用于檢測(cè)反應(yīng)管7內(nèi)的壓力，其下部側(cè)壁上設(shè)有霧化蒸汽入口16用于向反應(yīng)管7內(nèi)通入霧化蒸汽。

進(jìn)一步地，參見圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例中的水平管8前部用于容納反應(yīng)內(nèi)套13的管段的直徑大于其后部管段的直徑。即水平管8前大后小。進(jìn)一步地，水平管8后部由多段管段拼接構(gòu)成，豎直管9也由多段管段拼接構(gòu)成，以便于更換部件。

優(yōu)選地，本實(shí)用新型實(shí)施例中的水平管8后部和磷酸調(diào)配槽2均通過管路與工藝水回收系統(tǒng)連接。其中，工藝水回收系統(tǒng)用于回收磷酸一銨生產(chǎn)過程中的各種廢水，如濾液、洗液和離心液等。將回收水預(yù)先通入水平管8后部，以防止局部過熱結(jié)塊和保證料漿的粘稠度。

其中，參見圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例中的進(jìn)酸管12垂直于水平管8上側(cè)，其下端與進(jìn)氨管11后端的距離為20-40mm。

優(yōu)選地，參見圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例中的進(jìn)酸管12和進(jìn)氨管11上均設(shè)有用于清洗和通入中壓蒸汽的中壓蒸汽入口14用于分別向進(jìn)酸管12和進(jìn)氨管11通入中壓蒸汽，相應(yīng)地，進(jìn)酸管12和進(jìn)氨管11外均設(shè)有中壓蒸汽通過的套管。

其中，參見圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例中的反應(yīng)內(nèi)套13與進(jìn)氨管11同軸設(shè)置，其后端為錐形（錐形頂部設(shè)有料漿通過的通孔）構(gòu)成縮口結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，進(jìn)氨管11的后端為圓弧狀結(jié)構(gòu)，圓弧狀結(jié)構(gòu)的頂端設(shè)有氨氣通過的通孔，該通孔正對(duì)反應(yīng)內(nèi)套13上的通孔。

本實(shí)用新型提供了一種全水溶磷酸一銨生產(chǎn)用管式反應(yīng)裝置，在該裝置中，進(jìn)酸管將磷酸高度霧化并與進(jìn)氨管通入的氨氣在反應(yīng)內(nèi)套先劇烈反應(yīng)（可保證反應(yīng)處于較高溫度），部分反應(yīng)后由反應(yīng)內(nèi)套的縮口噴入到反應(yīng)管中，中和反應(yīng)完成后由噴嘴從Ⅱ效加熱器的出口端通入Ⅱ效濃縮系統(tǒng)，合格的料漿再送入Ⅰ效濃縮系統(tǒng)，不合格的料漿繼續(xù)在Ⅱ效濃縮系統(tǒng)中循環(huán)。該裝置通過管式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)及設(shè)置方式的改進(jìn)，不但能提高產(chǎn)品中水溶磷的含量，還可以防止料漿結(jié)塊，避免設(shè)備堵塞。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。