CN101774554B - 三氯化磷生产系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三氯化磷生产系统，包括：熔磷炉、反应釜、洗磷塔、蒸汽换热器组、气化盘管、气体膨胀制冷器和成品计量器；该系统在工作时，利用黄磷与氯气在反应釜因放热反应产生的热能用于加热熔磷炉，以熔融黄磷；同时提供商用热水和冷气，不但整个系统运转无耗能，且还能为社会提供热蒸汽和冷气，大大节约了能源。其中，将自来水经蒸气换热器组逐级换热后送入反应釜进一步换热，从而将自来水的水温提升至适于加热熔磷炉以熔融黄磷和商用热水；另外，在高压氯气瓶的氯气输出时，采用气体膨胀制冷器获得适于水空调制冷系统使用的冷源，从而在夏季可提供制冷，进一步节约制冷用能源。

Description

三氯化磷生产系统
技术领域
本发明涉及一种三氯化磷生产系统，具体是一种适于同时集热和制冷的三氯化磷生产系统。
背景技术
将黄磷加热熔融后，将液态黄磷输入到反应釜内，通氯气后进行放热反应，生成的三氯化磷蒸气进入精馏塔精馏，得三氯化磷流入贮罐。
现有技术中，在熔磷炉中加热熔融黄磷往往采用锅炉生成的热水或热蒸汽加热，耗能较大；而黄磷与氯气在反应釜因放热反应产生的热能往往不予利用，造成能源浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适于同时集热和制冷且无耗能的三氯化磷生产系统。
为解决上述技术问题，本发明的三氯化磷生产系统，包括：熔磷炉、反应釜、洗磷塔、蒸汽换热器组、气化盘管、 气体膨胀制冷器和成品计量器;熔磷炉的液态黄磷输出端与反应釜的液态黄磷输入端相连，气体膨胀制冷器的高压气体输入端用于与高压氯气瓶的气体输出端相连，气体膨胀制冷器的气体输出端与气化盘管的输入端相连，气化盘管的输出端经缓冲缸与反应釜的氯气输入端相连；反应釜的三氯化磷热蒸汽输出端与洗磷塔的第一输入端相连，洗磷塔的输出端与蒸汽换热器组的三氯化磷热蒸汽输入端相连，蒸气换热器组的液态三氯化磷输出端与成品计量器相连；反应釜内设有换热盘管，熔磷炉内设有熔磷用的换热装置；用于将所述三氯化磷热蒸汽与冷却水进行换热的蒸气换热器组的冷却水输入端与自来水管相连，蒸气换热器组的热水输出端与所述反应釜内的换热盘管的输入端相连，换热盘管的输出端与所述熔磷炉内的换热装置的输入端相连，换热装置的输出端与所述换热盘管的输入端相连；所述换热盘管的输出端的管路上连接有用于输出商用热水蒸气的商用输出管路；所述气体膨胀制冷器上设有用于与水空调制冷系统相连以作为换冷源的换冷装置。
进一步，所述蒸气换热器组的液态三氯化磷输出端的管路上设有用于观察三氯化磷透明度的观察窗，该观察窗下游的管路分别与所述成品计量器的输入端和洗磷塔的第二输入端相连。三氯化磷透明度较高，则三氯化磷的纯度就较高，反之，则纯度就较低。
进一步，为成分提高自来水换热后的温度，所述蒸汽换热器组包括依次串联的3－5级换热器；其中，第一级换热器的三氯化磷热蒸汽输入端即为蒸汽换热器组的三氯化磷热蒸汽输入端，第一级换热器的热水输出端即为所述蒸气换热器组的热水输出端，末级换热器的冷却水输入端即为蒸气换热器组的冷却水输入端；各级换热器的液态三氯化磷输出端与汇总管相连，汇总管的输出端即为蒸气换热器组的液态三氯化磷输出端。
进一步，所述各级换热器中，上级换热器的出气口端与次级换热器的三氯化磷热蒸汽输入端相连，次级换热器的冷却水输出端与上级换热器的的冷却水输入端相连，末级换热器的出气口端与酸雾吸收塔的输入端相连；所述成品计量器的废气排放口经单向阀与酸雾吸收塔的输入端相连；由于较冷气体比重较大，有向下沉的特性，换热器的三氯化磷热蒸汽输入端高于换热器的出气口端，从而确保了换热气流的通畅性，确保了换热效率。
进一步，各级换热器的液态三氯化磷输出端设于各级换热器的底部，汇总管水平设置或倾斜设置且输出端较低，且汇总管的的高度高于所述成品计量器的输入端，确保合格的三氯化磷液体靠重力流入成品计量器。
进一步，所述蒸气换热器组的液态三氯化磷输出端经垂向设置的U形管路与洗磷塔的第二输入端相连，所述观察窗设于U形管路的输入端，U形管路的底部连接一与所述成品计量器的输入端相连的管路，该管路的入口端设有用于在所述三氯化磷透明度不达标时关闭的控制阀；其中，所述洗磷塔的第二输入端和U形管路的底部高于所述成品计量器的输入端，蒸气换热器组的液态三氯化磷输出端高于所述洗磷塔的第二输入端。
进一步，所述洗磷塔的第一输入端设于洗磷塔的底部，且洗磷塔的底部高于反应釜的的三氯化磷热蒸汽输出端，从而使被热蒸汽带入洗磷塔内的磷靠较大的比重重新落入反应釜中，以防磷被热蒸汽带入蒸气换热器组冷凝并与三氯化磷液体混合。
本发明相对于现有技术具有积极的效果：（1）本发明的三氯化磷生产系统在工作时，利用黄磷与氯气在反应釜因放热反应产生的热能用于加热熔磷炉，以熔融黄磷；同时提供商用热水和冷气，不但整个系统运转无耗能，且还能为社会提供热蒸汽和冷气，大大节约了能源。其中，将自来水经蒸气换热器组逐级换热后送入反应釜进一步换热，从而将自来水的水温提升至适于加热熔磷炉以熔融黄磷和商用热水（可提供给浴室等场所使用）；另外，在高压氯气瓶的氯气输出时，采用气体膨胀制冷器获得适于水空调制冷系统使用的冷源，从而在夏季可提供制冷，进一步节约制冷用能源。（2）当通过观察窗观察得所述三氯化磷透明度较高，即三氯化磷达标时，控制阀开启，所述蒸气换热器组输出的液态三氯化磷经U形管路的底部直接靠重力全流入成品计量器；当所述三氯化磷透明度较差，即产品不达标时，控制阀关闭，所述蒸气换热器组输出的液态三氯化磷能靠U形管路两端的压差流入洗磷塔，故而无需辅助用电设备。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为实施例1中三氯化磷生产系统的结构示意图。
具体实施方式
见图1，本实施例的三氯化磷生产系统包括：熔磷炉1、反应釜2、洗磷塔4、蒸汽换热器组5、气化盘管6、 气体膨胀制冷器7和成品计量器11。
熔磷炉1的液态黄磷输出端与反应釜2的液态黄磷输入端相连，气体膨胀制冷器7的高压气体输入端用于与高压氯气瓶8的气体输出端相连，气体膨胀制冷器7的气体输出端与气化盘管6的输入端相连，气化盘管6的输出端经缓冲缸3与反应釜2的氯气输入端相连；反应釜2的三氯化磷热蒸汽输出端与洗磷塔4的第一输入端相连，洗磷塔4的输出端与蒸汽换热器组5的三氯化磷热蒸汽输入端相连，蒸气换热器组5的液态三氯化磷输出端与成品计量器11相连；反应釜2内设有换热盘管2-1，熔磷炉1内设有熔磷用的换热装置1-1。所述洗磷塔的第一输入端设于洗磷塔4的底部，且洗磷塔4的底部高于反应釜2的的三氯化磷热蒸汽输出端。
蒸气换热器组5用于将所述三氯化磷热蒸汽与冷却水进行换热，其冷却水输入端与自来水管13相连，蒸气换热器组5的热水输出端经第一单向阀14与所述反应釜2内的换热盘管2-1的输入端相连，换热盘管2-1的输出端与所述熔磷炉1内的换热装置1-1的输入端相连，换热装置1-1的输出端经第二单向阀15与所述换热盘管2-1的输入端相连；所述换热盘管2-1的输出端的管路上连接有用于输出商用热水蒸气的商用输出管路16；所述气体膨胀制冷器7上设有用于与水空调制冷系统相连以作为换冷源的换冷装置。
所述蒸气换热器组5的液态三氯化磷输出端的管路上设有用于观察三氯化磷透明度的观察窗9，该观察窗9下游的管路分别与所述成品计量器11的输入端和洗磷塔4的第二输入端相连。
所述蒸汽换热器组5包括依次串联的3－5级换热器，各换热器包括多根两端分别与所述换热器的冷却水输入端和冷却水输出端相连的换热管，输入的三氯化磷热蒸汽经各换热管与冷却水换热后，由出气口端排出并进入下一级换热器的三氯化磷热蒸汽输入端；其间，有部分三氯化磷热蒸汽被冷凝成三氯化磷液体并沉淀至换热器底部，至末级换热器5-5时，所有三氯化磷热蒸汽基本被冷凝成三氯化磷液体，并最终都流入汇总管17。
其中，第一级换热器5-1的三氯化磷热蒸汽输入端即为蒸汽换热器组5的三氯化磷热蒸汽输入端，第一级换热器5-1的热水输出端即为所述蒸气换热器组5的热水输出端，末级换热器5-5的冷却水输入端即为蒸气换热器组5的冷却水输入端；各级换热器的液态三氯化磷输出端与汇总管17相连，汇总管17的输出端即为蒸气换热器组5的液态三氯化磷输出端。
所述各级换热器中，上级换热器的出气口端与次级换热器的三氯化磷热蒸汽输入端相连，次级换热器的冷却水输出端与上级换热器的的冷却水输入端相连，末级换热器5-5的出气口端与酸雾吸收塔12的输入端相连；所述成品计量器11的废气排放口经单向阀与酸雾吸收塔12的输入端相连；换热器的三氯化磷热蒸汽输入端高于换热器的出气口端。所述熔磷炉1内的换热盘管2-1的输入端低于换热盘管2-1的输出端；所述换热器的冷却水输入端处于换热器的底部，换热器的冷却水输出端处于换热器的顶部。
所述的各级换热器的液态三氯化磷输出端设于各级换热器的底部，汇总管17水平设置或倾斜设置且输出端较低，且汇总管17的的高度高于所述成品计量器11的输入端。
作为优选的实施方式，所述蒸气换热器组5的液态三氯化磷输出端经垂向设置的U形管路18与洗磷塔4的第二输入端相连，所述观察窗9设于U形管路18的输入端，U形管路18的底部连接一与所述成品计量器11的输入端相连的管路，该管路的入口端设有用于在所述三氯化磷透明度不达标时关闭的控制阀10；其中，所述洗磷塔4的第二输入端和U形管路18的底部高于所述成品计量器的输入端，蒸气换热器组5的液态三氯化磷输出端高于所述洗磷塔4的第二输入端。
作为，另一种实施方式，反应釜2内设有第二换热盘管，所述熔磷炉1内的换热装置1-1仅与第二换热盘管构成封闭的循环换热回路，而不与所述换热盘管2-1相连；由于封闭的循环换热回路中的换热介质中的杂质有限，故而可防止熔磷炉1内的换热装置1-1结垢，确保熔磷炉1的可靠性和使用寿命。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种三氯化磷生产系统，其特征在于包括：
熔磷炉（1）、反应釜（2）、洗磷塔（4）、蒸汽换热器组（5）、气化盘管（6）、 气体膨胀制冷器（7）和成品计量器（11）;
熔磷炉（1）的液态黄磷输出端与反应釜（2）的液态黄磷输入端相连，气体膨胀制冷器（7）的高压气体输入端用于与高压氯气瓶（8）的气体输出端相连，气体膨胀制冷器（7）的气体输出端与气化盘管（6）的输入端相连，气化盘管（6）的输出端经缓冲缸（3）与反应釜（2）的氯气输入端相连；
反应釜（2）的三氯化磷热蒸汽输出端与洗磷塔（4）的第一输入端相连，洗磷塔（4）的输出端与蒸汽换热器组（5）的三氯化磷热蒸汽输入端相连，蒸气换热器组（5）的液态三氯化磷输出端与成品计量器（11）相连；
反应釜（2）内设有换热盘管（2-1），熔磷炉（1）内设有熔磷用的换热装置（1-1）；
用于将所述三氯化磷热蒸汽与冷却水进行换热的蒸气换热器组（5）的冷却水输入端与自来水管（13）相连，蒸气换热器组（5）的热水输出端与所述反应釜（2）内的换热盘管（2-1）的输入端相连，换热盘管（2-1）的输出端与所述熔磷炉（1）内的换热装置（1-1）的输入端相连，换热装置（1-1）的输出端与所述换热盘管（2-1）的输入端相连；
所述换热盘管（2-1）的输出端的管路上连接有用于输出商用热水蒸气的商用输出管路（16）；
所述气体膨胀制冷器（7）上设有用于与水空调制冷系统相连以作为换冷源的换冷装置。
2.根据权利要求1所述的三氯化磷生产系统，其特征在于：所述蒸气换热器组（5）的液态三氯化磷输出端的管路上设有用于观察三氯化磷透明度的观察窗（9），该观察窗（9）下游的管路分别与所述成品计量器（11）的输入端和洗磷塔（4）的第二输入端相连。
3.根据权利要求2所述的三氯化磷生产系统，其特征在于：所述蒸汽换热器组（5）包括依次串联的3－5级换热器；其中，第一级换热器（5-1）的三氯化磷热蒸汽输入端即为蒸汽换热器组（5）的三氯化磷热蒸汽输入端，第一级换热器（5-1）的热水输出端即为所述蒸气换热器组（5）的热水输出端，末级换热器（5-5）的冷却水输入端即为蒸气换热器组（5）的冷却水输入端；各级换热器的液态三氯化磷输出端与汇总管（17）相连，汇总管（17）的输出端即为蒸气换热器组（5）的液态三氯化磷输出端。 
4.根据权利要求3所述的三氯化磷生产系统，其特征在于：所述各级换热器中，上级换热器的出气口端与次级换热器的三氯化磷热蒸汽输入端相连，次级换热器的冷却水输出端与上级换热器的的冷却水输入端相连，末级换热器（5-5）的出气口端与酸雾吸收塔（12）的输入端相连；所述成品计量器（11）的废气排放口经单向阀与酸雾吸收塔（12）的输入端相连；换热器的三氯化磷热蒸汽输入端高于换热器的出气口端。
5.根据权利要求2所述的三氯化磷生产系统，其特征在于：所述的各级换热器的液态三氯化磷输出端设于各级换热器的底部，汇总管（17）水平设置或倾斜设置且输出端较低，且汇总管（17）的的高度高于所述成品计量器（11）的输入端。
6.根据权利要求2所述的三氯化磷生产系统，其特征在于：所述蒸气换热器组（5）的液态三氯化磷输出端经垂向设置的U形管路（18）与洗磷塔（4）的第二输入端相连，所述观察窗（9）设于U形管路（18）的输入端，U形管路（18）的底部连接一与所述成品计量器（11）的输入端相连的管路，该管路的入口端设有用于在所述三氯化磷透明度不达标时关闭的控制阀（10）；其中，所述洗磷塔（4）的第二输入端和U形管路（18）的底部高于所述成品计量器的输入端，蒸气换热器组（5）的液态三氯化磷输出端高于所述洗磷塔（4）的第二输入端。
7.根据权利要求4所述的三氯化磷生产系统，其特征在于：所述熔磷炉（1）内的换热盘管（2-1）的输入端低于换热盘管（2-1）的输出端；所述换热器的冷却水输入端处于换热器的底部，换热器的冷却水输出端处于换热器的顶部。
8.根据权利要求1所述的三氯化磷生产系统，其特征在于：所述洗磷塔的第一输入端设于洗磷塔（4）的底部，且洗磷塔（4）的底部高于反应釜（2）的的三氯化磷热蒸汽输出端。
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