專利名稱：噴霧蒸發(fā)濃縮稀磷酸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及稀磷酸蒸發(fā)濃縮裝置，特別是涉及以中低品位磷礦濕法生產(chǎn)的稀磷酸蒸發(fā)濃縮裝置。
在以濕法磷酸制備磷肥的生產(chǎn)中，首先需要將稀磷酸濃縮為能滿足磷肥生產(chǎn)要求的濃磷酸。濃縮稀磷酸的裝置，在生產(chǎn)中廣泛采用的是蒸汽間接加熱的強制循環(huán)真空蒸發(fā)器，它由加熱器、汽液分離器和循環(huán)泵構(gòu)成。在加熱器內(nèi)，蒸汽走管間，稀磷酸走管內(nèi)，稀磷酸在流經(jīng)管道的過程被加熱蒸發(fā)濃縮，由汽液分離器分別排出二次蒸汽和濃磷酸。磷酸的循環(huán)由循環(huán)泵提供動力。該蒸發(fā)器對于濃縮以富礦制備的濕法稀磷酸在生產(chǎn)中有長期使用的經(jīng)驗，但其不足也是明顯的。其一，由于是間接加熱蒸發(fā)，因此熱能的利用率低。其二，當(dāng)稀磷酸在蒸發(fā)濃縮過程中有沉淀析出，加熱面易結(jié)垢，則會大大降低傳熱速率和熱效率，運行一段時間之后，必須停工用大量的熱水或稀硫酸清洗，降低了經(jīng)濟效益。其三，在運行中有大量的濃酸循環(huán)，且要求一定的循環(huán)速度，這不僅增加了額外能量消耗，而且還增加了傳熱面的腐蝕，這就要求循環(huán)泵要使用較昂貴的耐腐蝕泵，裝置要用價格很貴的耐腐蝕金屬材料制做，因此增大了投資費用和操作費用。
I、S、M、A國際過磷酸鈣制造協(xié)會1970年技術(shù)會議論文集8－11卷公開了一種命名為“Perlomatic”稀磷酸蒸發(fā)濃縮裝置，它由殼體、安裝在殼體下部的收縮擴張雙錐管、以及安置在雙錐管喉部的稀磷酸進料噴咀構(gòu)成，噴咀是壓力式噴咀，噴咀的噴射方向與從雙錐管噴出的熱風(fēng)氣流方向一致。殼體內(nèi)上部安裝有防濺裝置，還在蒸發(fā)器外配置1～2個旋風(fēng)分離器，回收濃酸霧滴。這種稀磷酸蒸發(fā)濃縮裝置，解決了傳統(tǒng)的間接加熱強制循環(huán)真空蒸發(fā)器所存在的大部分缺點，是稀磷酸蒸發(fā)濃縮技術(shù)的一大進步。但它仍然存在著一些不令人滿意的地方。其一，懸浮在熱風(fēng)氣流中的液滴大小不均勻及卷吸的影響，降低了蒸發(fā)濃縮效率；其二，當(dāng)稀磷酸在蒸發(fā)濃縮過程中有沉淀析出時，裝置壁面的結(jié)垢問題仍未得到解決；其三，裝置壓力降較高，該裝置的研究人員僅以富礦濕法磷酸的濃縮進行了中試，對該裝置沒有做進一步的研究，因此至今未見到該裝置應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中的報道。
現(xiàn)有技術(shù)的稀磷酸濃縮裝置，都是以富礦稀磷酸的濃縮為工作對象的，都不適用于以中低位磷礦濕法生產(chǎn)的稀磷酸蒸發(fā)濃縮。中低品位磷礦濕法生產(chǎn)的稀磷酸，雜質(zhì)含量很高，在蒸發(fā)濃縮過程中有大量沉淀析出，粘附在其流經(jīng)過的壁面上，形成難以清洗的垢層。而且沉淀的析出對懸浮液的粘度影響很大，特別是Mgo的含量，對粘度的增大非常顯著，嚴(yán)重影響懸浮液的流動。而這種中低品位的膠磷礦，在我國，資源又非常豐富，因此有人采用蒸發(fā)中和料漿的方法生產(chǎn)磷銨，繞過蒸發(fā)濃縮這種稀磷酸的難題。這種生產(chǎn)磷銨的方法，從工程技術(shù)經(jīng)濟的觀點來看，在能量利用上有不夠合理之處，而且對我國的某些礦種的中和料漿，也不能用現(xiàn)有的蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮。
本實用新型的發(fā)明者進行課題研究的出發(fā)點就是解決中低品位磷礦的利用問題，探討經(jīng)濟利用中低品位磷礦生產(chǎn)磷肥的最佳途徑。
本實用新型的目的在于避免已有技術(shù)的可足之處，而提供一種用于蒸發(fā)濃縮以中低品位磷礦濕法生產(chǎn)的稀磷酸，液滴大小分布均勻、蒸發(fā)濃縮效率高，濃縮酸流經(jīng)壁面不結(jié)垢，壓力降低的裝置。
實現(xiàn)本實用新型上述目的的稀磷酸蒸發(fā)濃縮裝置，由殼體、安裝在殼體下部用于通入熱風(fēng)的收縮擴張雙錐管和安裝在殼體內(nèi)上部的內(nèi)除沬裝置構(gòu)成，雙錐管的軸線與殼體的軸線一致，其擴張段錐管位于殼體內(nèi)，錐管壁與周圍的殼體壁構(gòu)成濃縮酸的中間儲槽，稀磷酸的進料噴咀安置在雙錐管收縮段接近喉部處，噴咀的噴射方向與雙錐管的軸線方向基本垂直，殼體的內(nèi)壁面有一層耐腐蝕、表面自由能低的高分子材料襯里，雙錐管用高溫耐腐蝕不銹鋼制作。
為了更好的實現(xiàn)本實用新型的目的，本實用新型還采用了以下技術(shù)措施除沬裝置由擋沬錐形罩和絲網(wǎng)捕沬器構(gòu)成，錐形罩的開口對著下方的液滴流動方向，絲網(wǎng)捕沬器安置在錐形罩上方且有一定距離；雙錐管擴張段錐管的錐角為20°至35°。
本實用新型的工作原理是，稀磷酸自位于雙錐管收縮段接近喉部處的進料噴咀噴出，被流經(jīng)雙錐管的高溫?zé)犸L(fēng)分散，形成酸液滴，并被氣流夾帶，向上流動，與此同時，氣流——液滴間進行強烈的傳質(zhì)和傳熱，液滴中的水份迅速汽化，水汽被氣流帶走，液滴的直徑減少，酸液滴的濃度相應(yīng)地提高，隨著氣流上升和氣流流經(jīng)的截面積變大，氣流溫度逐漸降低，氣流速度在不斷地變小，這時較小的液滴仍夾帶在氣流內(nèi)上升，較大的液滴則向下沉降。在向下降的過程中，由于汽化、直徑減小，又被氣流夾帶上升。上升運動的液滴與裝置壁面相接觸，則被吸附在壁面上，形成一層液膜，最后沿著壁面下流到中間儲槽，得到濃縮后的磷酸。
本實用新型與已有技術(shù)相比，有以下比較突出的優(yōu)點1.本實用新型是霧化液滴在高溫氣流中汽化水份，通過蒸發(fā)裝置一次，就可達到要求的濃度，無濃酸在裝置內(nèi)循環(huán)，而且壓力降僅為50～70mm水柱，大幅度降低操作費用。
2.本實用新型屬于直接加熱蒸發(fā)裝置，霧化液滴(分散相)直接與氣流(連續(xù)相)接觸，傳熱速率和傳質(zhì)速率都很大，在十分之幾秒內(nèi)就能完成蒸發(fā)，容積汽化強度也很大。
3.本實用新型用特定的噴咀霧化稀磷酸，霧化液滴較大，濃縮后的液滴亦較大，很容易從廢氣中回收P2O5，因此，P2O5損失小，回收所需的能量亦小。
4.裝置在運行過程中，不易生成垢層，開工率高。
5.由于液滴是在較低的液滴溫度下汽化水份，磷酸的腐蝕性低，故可選用耐腐蝕、表面自由能低，且連續(xù)耐熱溫度高的塑料制作裝置的襯里，降低了設(shè)備的基本投資。
6.設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，容易制造或更換裝置。
7.通過調(diào)節(jié)熱風(fēng)的進口溫度和流量，就可以調(diào)整霧化液滴大小，改變蒸發(fā)器的蒸發(fā)強度，從而得到不同濃度的濃縮酸。
下面結(jié)合著
給出本實用新型的一個實施例，并對本實用新型做進一步的詳細說明。
附圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
用于通入熱風(fēng)的收縮擴張雙錐管(2)安裝在裝置殼體(4)的下部，其軸線與殼體的軸線一致，擴張段錐管位于殼體內(nèi)部，且錐管的大端壁邊與殼體壁相接觸，錐管壁上均勻開設(shè)有排酸孔(3)，錐管外壁面與周圍殼體壁面之間的夾套(8)為濃縮酸的中間儲槽，濃縮酸再由與夾套相通排酸出口管(9)排出裝置。稀磷酸的進料噴咀(1)位于雙錐管收縮段接近喉部處，噴咀的噴射方向與雙錐管的軸線垂直。擋沬器錐形罩(6)和絲網(wǎng)除沬器(7)安裝在殼體內(nèi)上部，錐形罩對著下方的液滴噴動方向，絲網(wǎng)捕沬器安裝在錐形罩的正上方且有一定距離。錐形罩和絲網(wǎng)捕沬器與周圍的殼壁構(gòu)成裝置的除沬段，除沬段與雙錐管之間的空間為本裝置的蒸發(fā)段，殼體除沬段的直徑大于蒸發(fā)段的直徑。雙錐管的材質(zhì)是高溫耐腐蝕不銹鋼，殼體(4)由碳鋼制成，里面襯設(shè)了一層高分子材料的襯里(5)。熱風(fēng)從收縮擴張雙錐管進入裝置，稀磷酸由位于雙錐管收縮段接近喉部處的噴咀噴出，被高速的熱風(fēng)氣流分離為液滴，并在上升的過程中被蒸發(fā)濃縮，濃縮酸沿殼體的內(nèi)壁流入中間儲槽，又從出口管排出體外。廢氣進入裝置的除沬段，由錐形罩的作用和殼體直徑的增大，改變了氣流方向和降低了流速，使夾帶在氣流中的酸滴得到析出，廢氣最后經(jīng)絲網(wǎng)捕沬器從廢氣管排出，進一步回收了酸滴和凈化了廢氣。
本實用新型不僅可適用于蒸發(fā)濃縮由中低品位礦制備的稀磷酸，可用于蒸發(fā)濃縮由富礦制備的稀磷酸、或其他不適于真空蒸發(fā)操作的情況，如溶液沸點上升過大，或粘度很大，或易產(chǎn)生垢層等特性的溶液，實際上是為蒸發(fā)濃縮操作單元的裝置家族增添了一個新的成員，因此，也適用于化工、輕工、食品等工業(yè)部門。應(yīng)用范圍很廣泛。
本實用新型不限于實施例和附圖所揭示的形式，還可根據(jù)其所揭示的思想設(shè)計成其他形式。
權(quán)利要求1.一種稀磷酸蒸發(fā)濃縮裝置，它由殼體(4)、安裝在殼體下部用于通入熱風(fēng)的收縮擴張雙錐管(2)、安裝在殼體內(nèi)上部的除沫裝置構(gòu)成，雙錐管的軸線與殼體的軸線一致，其擴張段錐管位于殼體內(nèi)，錐管壁與周圍的殼體壁構(gòu)成濃縮酸的中間儲槽(8)，稀磷酸的進料噴咀(1)安置在雙錐管處，其特征在于，噴咀安置在雙錐管收縮段接近喉部處，噴咀的噴射方向與雙錐管的軸線方向基本垂直，殼體的內(nèi)壁面有一層耐腐蝕、表面自由能低的高分子材料襯里(5)。雙錐管用高溫耐腐蝕不銹鋼制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀磷酸蒸發(fā)濃縮裝置，其特征在于所說的除沬裝置為內(nèi)除沫裝置，由擋沬錐形罩(6)和絲網(wǎng)捕沬器(7)構(gòu)成，錐形罩的開口對著下方的液滴流動方向，絲網(wǎng)捕沬器安置在錐形罩上方且有一定距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的稀磷酸蒸發(fā)濃縮裝置，其特征在于雙錐管擴張段錐管的錐角為20°至35°。
專利摘要本實用新型是一種中品位磷礦的稀磷酸蒸發(fā)濃縮裝置，它由殼體、安裝在殼體內(nèi)上部的除沫器、擋沫罩和安裝在殼體下部用于通入熱風(fēng)的雙錐管、以及安在雙錐管喉部附近的稀磷酸進料噴嘴構(gòu)成，解決了以中品位礦濕法生產(chǎn)的稀磷酸，用已有技術(shù)蒸發(fā)濃縮所產(chǎn)生的結(jié)垢、停車率高、設(shè)備費用高、運行經(jīng)濟效益低等問題。它還可廣泛用于化工、輕工、食品等工業(yè)部門蒸發(fā)不適用于真空蒸發(fā)操作的，如沸點上升過大、粘度大、易結(jié)垢的溶液。
文檔編號C01B25/00GK2108088SQ9123030
公開日1992年6月24日 申請日期1991年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月7日
發(fā)明者付焴街, 王鶴樓, 劉鐘海, 陳朝瑜, 湯應(yīng)貴, 馬功富 申請人:成都科技大學(xué), 四川德陽市什邡化肥總廠