[实用新型]一种窑法磷酸生产中热磷酸的循环换热系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种化工单元操作设备，是一种应用于窑法磷酸生产中水化塔排出的热磷酸换热(冷却)的单元操作设备。

背景技术

CDK窑法磷酸是近年来我国独立开发的磷酸生产新工艺，该开发成果在1998年10月14日，获得了国家发明专利授权(专利号93111447.0；授权公告号CN1040199C)。其工艺原理在于：把粉状磷矿、硅石和煤三者按比例混合，制成直径为8～12mm的复合球团，置于回转窑内进行高温焙烧。此时，球团中的碳把磷矿的磷还原成气态元素磷逸出，然后被氧化成P₂O₅，再经水化成磷酸。

①Ca₁₀(PO₄)₆F₂+15C+9SiO₂→3/2P₄+15CO+9CaO·SiO₂+CaF₂；

ΔH＝28006kJ/kgP₄；

②P₄+5O₂→2P₂O₅；ΔH＝-25498kJ/kgP₄；

③CO+1/2O₂→2CO₂；ΔH＝-22154kJ/kgP₄；

④P₂O₅+3H₂O→2H₃PO₄。

窑法磷酸工艺的一个优点，就是把反应①②③都置于同一个设备(例如回转窑)内同时完成，以充分利用氧化反应②③产生的热量，因而大大降低了生产能耗。窑法磷酸工艺的另一个优点，就是可以直接使用中、低品位的硅质磷矿，符合我国磷矿资源的特点。

窑法磷酸生产过程中，在回转窑进行上述①②两项反应所生成的五氧化二磷(P₂O₅)，随高温窑气(～900℃)导入水化塔。在此用大量循环磷酸(约为成品酸的100倍)通过溢流附于塔内壁和在塔中喷洒，循环磷酸中的水与P₂O₅，反应生成磷酸(H₃PO₄)，同时吸取窑气带来的热量。

P₂O₅+3H₂O→2H₃PO₄

排出塔外的热磷酸(80～95℃)，用泵送入换热器与循环冷却水进行换热，少量冷却酸(60～75℃)作为成品送贮槽，其余大部份返回水化塔内，循环吸收窑气的P₂O₅及其热量。循环磷酸连续补加工艺水，以保持其浓度恒定。

发明内容

本实用新型提供一种用于窑法磷酸生产的换热效率高、抗腐蚀性良好和清理方便的水化循环酸换热系统。

本实用新型的技术方案包括磷酸循环槽、换热器以及连接管道，磷酸循环槽与换热器之间配备有循环酸泵。所述的循环酸泵为大流量的循环酸泵。

所述的换热器为管式换热器或板式换热器。所述的管式换热器为石墨管式换热器。所述的换热器为两台或两台以上，轮换运行，以便维修及清除管内不可避免的结垢。

本实用新型用于磷酸生产的换热过程，借助循环酸泵和磷酸循环槽，使循环进、出换热器的酸流量远大于水化塔出酸量，通过提高管内流速来提高换热效率，满足了生产要求；通过采用两台或两台以上的换热器轮换运行，便于维修及清除管内不可避免的结垢；通过采用石墨管式换热器来防止窑法磷酸的腐蚀。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

附图是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

附图中，磷酸循环槽(1)接收来自水化塔的热磷酸，磷酸循环槽(1)的一出口连接大流量的循环酸泵(2)，循环酸泵(2)的出酸口经管道与换热器(3)的进口相连接，换热器(3)的出口经管道连接磷酸循环槽(1)。换热器(3)为管式换热器，采用不透性石墨管，可以有效防止窑法磷酸的腐蚀。由于石墨管长度的限制，扩大换热器的换热面积只能靠增加管数。在出水化塔的热酸量一定的情况下，换热效率会因管内流速降低而下降。为此，借助循环酸泵(2)和磷酸循环槽(1)，循环进、出换热器的酸流量远大于出塔的酸流量，从而通过提高管内流速来提高换热效率。磷酸循环槽(1)的另一出口连接酸泵，将磷酸送往水化塔。