发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种可以强化传质性能,提高净化效率,降低设备投资及运行费用、且占地面积小的磷酸净化装置。
本发明的一种磷酸净化装置,包括萃取装置、洗涤装置及反萃装置,其中:萃取装置一级轻相出口与洗涤装置连续相流体入口连接,洗涤装置轻相出口与反萃装置一级溶剂进口连接,反萃装置一级轻相出口与萃取装置一级溶剂进口连接;
萃取装置包括萃取装置一级乳化机和萃取装置一级分相设备,萃取装置一级乳化机上设有萃取装置一级乳化机进口和萃取装置一级乳化机出口,萃取装置一级分相设备上设有萃取装置一级混合相进口、萃取装置一级重相出口及萃取装置一级轻相出口,萃取装置一级乳化机进口与萃取装置一级磷酸进口及萃取装置一级溶剂进口连接,萃取装置一级乳化机出口与萃取装置一级混合相进口连接;
洗涤装置包括洗涤装置混合器和洗涤装置分相设备,洗涤装置混合器上设有洗涤装置连续相流体入口、洗涤装置分散相流体入口和洗涤装置混合相流体出口,洗涤装置分相设备上设有洗涤装置分相设备混合相进口、洗涤装置重相出口及洗涤装置轻相出口,洗涤装置混合相流体出口与洗涤装置分相设备混合相进口连接;
反萃装置包括反萃装置一级乳化机和反萃装置一级分相设备,反萃装置一级乳化机上设有反萃装置一级乳化机进口和反萃装置一级乳化机出口,反萃装置一级分相设备上设有反萃装置一级混合相进口、反萃装置一级重相出口及反萃装置一级轻相出口,反萃装置一级乳化机进口与反萃装置一级反萃剂进口及反萃装置一级溶剂进口连接,反萃装置一级乳化机出口与反萃装置一级混合相进口连接。
上述的磷酸净化装置,其中:萃取装置一级轻相出口通过设有泵的管线与萃取装置二级溶剂进口连接,萃取装置二级重相出口通过设有泵的管线与萃取装置一级磷酸进口连接,萃取装置二级轻相出口与洗涤装置连续相流体入口连接;
洗涤装置中轻相出口通过设有泵的管线与洗涤装置二级连续相流体入口连接,洗涤装置二级分相设备的重相出口通过设有泵的管线与洗涤装置分散相流体入口连接,洗涤装置二级轻相出口与反萃装置一级溶剂进口连接;
反萃装置一级轻相出口、通过设有泵的管线与反萃装置二级溶剂进口连接,反萃装置二级重相出口、通过设有泵的管线与反萃装置一级反萃剂进口连接,反萃装置二级轻相出口与萃取装置一级溶剂进口连接。
上述的磷酸净化装置,其中:萃取装置二级轻相出口与萃取装置三级溶剂进口连接,萃取装置三级重相出口、通过设有泵的管线与萃取装置二级磷酸进口连接,萃取装置三级分相设备轻相出口与洗涤装置连续相流体入口连接;洗涤装置二级轻相出口与洗涤装置三级连续相流体入口连接,洗涤装置三级重相出口与洗涤装置二级分散相流体入口连接,洗涤装置三级轻相出口与反萃装置一级溶剂进口连接;反萃装置二级轻相出口与反萃装置三级溶剂进口连接,反萃装置三级重相出口与反萃装置二级反萃剂进口连接,反萃装置三级轻相出口与萃取装置一级溶剂进口连接。
本发明与现有技术相比,从以上技术方案可知,根据净化要求不同,构成磷酸净化装置中,萃取装置、反萃装置选用一组乳化机及分相设备构成的单级或由多组乳化机及分相设备组合而成的多级;洗涤装置选用一组混合器及分相设备构成的单级或由多组混合器及分相设备组合而成的多级。在磷酸净化过程中,给料磷酸(新鲜磷酸)、脱盐水分别由萃取装置末级乳化机相应进口、反萃装置末级乳化机相应进口加入,洗涤酸(净化磷酸)由洗涤装置末级混合器分散相流体入口加入。萃取装置一级溶剂进口的空载溶剂来自反萃装置末级分相设备的轻相出口,洗涤装置连续相流体入口的负载溶剂来自萃取装置末级分相设备的轻相出口,反萃装置一级溶剂进口的负载溶剂来自洗涤装置末级分相设备的轻相出口。由于乳化机、混合器传质面积大,传质效率高。从乳化机、混合器出来的混合液易于分相,从而保证分相效果。得到的净化磷酸杂质含量低,通过精制可生产食品级及电子级磷酸。系统物料填充量小,避免危险物料(如磷酸、有机萃取剂)大量泄漏而造成的安环事故;乳化机、混合器占地面积小,装置设备布置简单,厂房可实现小型化;乳化机、混合器成本低,可节省设备投资。
具体实施方式
以下结合附图,对依据本发明提出的磷酸净化装置其具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如下:
实施例1
参见图1,采用单级萃取、洗涤及反萃的磷酸净化装置,包括萃取装置、洗涤装置及反萃装置,其中:萃取装置一级轻相出口7与洗涤装置连续相流体入30连接,洗涤装置轻相出口34与反萃装置一级溶剂进口60连接,反萃装置一级轻相出口58与萃取装置一级溶剂进口9连接;
萃取装置包括萃取装置一级乳化机1和萃取装置一级分相设备2,萃取装置一级乳化机1上设有萃取装置一级乳化机进口3和萃取装置一级乳化机出口4,萃取装置一级分相设备2上设有萃取装置一级混合相进口5、萃取装置一级重相出口6及萃取装置一级轻相出口7,萃取装置一级乳化机进口3与萃取装置一级磷酸进口8及萃取装置一级溶剂进口9连接,萃取装置一级乳化机出口4与萃取装置一级混合相进口5连接;
洗涤装置包括洗涤装置混合器28和洗涤装置分相设备29,洗涤装置混 合器28上设有洗涤装置连续相流体入口30、洗涤装置分散相流体入口31、和洗涤装置混合相流体出口32,洗涤装置分相设备29上设有洗涤装置分相设备混合相进口33、洗涤装置重相出口35及洗涤装置轻相出口34,洗涤装置混合相流体出口32与洗涤装置分相设备混合相进口33连接;
反萃装置包括反萃装置一级乳化机52和反萃装置一级分相设备53,反萃装置一级乳化机52上设有反萃装置一级乳化机进口54和反萃装置一级乳化机出口55,反萃装置一级分相设备53上设有反萃装置一级混合相进口56、反萃装置一级重相出口57及反萃装置一级轻相出口58,反萃装置一级乳化机进口54与反萃装置一级反萃剂进口59及反萃装置一级溶剂进口60连接,反萃装置一级乳化机出口55与反萃装置一级混合相进口56连接。
使用时,磷酸从萃取装置一级磷酸进口8、萃取剂(来自反萃装置一级轻相出口58的空载溶剂)从萃取装置一级溶剂进口9通过萃取装置一级乳化机进口3进入萃取装置一级乳化机1,萃取剂和磷酸在萃取装置一级乳化机1内完成高效传质过程,形成的混合相从萃取装置一级乳化机出口4出来,通过萃取装置一级混合相进口5进入萃取装置一级分相设备2。在萃取装置一级分相设备2内实现混合相的分层,形成的轻、重两相,磷酸被萃取剂萃取成为负载溶剂从萃取装置一级轻相出口7进入洗涤装置,磷酸中的杂质进入重相成为萃余酸从萃取装置一级重相出口6排出,从而实现萃取分离。
在洗涤装置,净化磷酸从洗涤装置分散相流体入口31、从萃取装置来的负载溶剂从洗涤装置连续相流体入口30进入洗涤装置混合器28,负载溶剂和磷酸在洗涤装置混合器28内完成高效传质过程,形成的混合相从洗涤装置混合相流体出口32出来,通过洗涤装置分相设备混合相进口33进入洗涤装置分相设备29。在洗涤装置分相设备29内实现混合相的分层,形成的轻、重两相,负载溶剂中的杂质进入重相成为洗余酸从洗涤装置重相出口35排出,被洗涤净化了的负载溶剂从洗涤装置轻相出口34进入反萃装置,从而实现洗涤净化。
在反萃装置,脱盐水从反萃装置一级反萃剂进口59、来自洗涤装置的负载溶剂从反萃装置一级溶剂进口60通过反萃装置一级乳化机进口54进入反萃装置一级乳化机52,负载溶剂和脱盐水在反萃装置一级乳化机52内完成高效传质过程,形成的混合相从反萃装置一级乳化机出口55出来,通过反萃装置一级混合相进口56进入反萃装置一级分相设备53。在反萃装置一级分相设备53内实现混合相的分层,形成的轻、重两相,负载溶剂中的磷酸进入重相成为净化磷酸从反萃装置一级重相出口57排出,负载溶剂脱除磷酸后则变成空载溶剂从反萃装置一级轻相出口58返回萃取装置,从而实现萃取剂的循环使用。
实施例2
参见图2,采用二级萃取、洗涤及反萃的磷酸净化装置,包括萃取装置、洗涤装置及反萃装置,其中:萃取装置一级轻相出口7、通过设有泵的管线与萃取装置二级溶剂进口18连接,萃取装置二级重相出口15、通过设有泵的管线与萃取装置一级磷酸进口8连接,萃取装置二级轻相出口16与洗涤装置连续相流体入30连接;
洗涤装置轻相出口34通过设有泵的管线与洗涤装置二级连续相流体入口38连接;洗涤装置二级重相出口43通过设有泵的管线与洗涤装置分散相流体入口31连接,洗涤装置二级轻相出口42与反萃装置一级溶剂进口60连接;
反萃装置一级轻相出口58、通过设有泵的管线与反萃装置二级溶剂进口69连接,反萃装置二级重相出口66、通过设有泵的管线与反萃装置一级反萃剂进口59连接,反萃装置二级轻相出口67与萃取装置一级溶剂进口9连接。其余同实施例1。
使用时,萃取装置二级重相出口15出来的磷酸,在泵的作用下从萃取装置一级磷酸进口8、萃取剂(来自反萃装置二级轻相出口67的空载溶剂)从萃取装置一级溶剂进口9通过萃取装置一级乳化机进口3进入萃取装置一级乳化机1,萃取剂和磷酸在萃取装置一级乳化机1内完成高效传质过程,形成的混合相从萃取装置一级乳化机出口4出来,通过萃取装置一级混合相进口5进入萃取装置一级分相设备2。在萃取装置一级分相设备2内实现混合相的分层,形成的轻、重两相。磷酸中的杂质进入重相成为萃余酸从萃取装置一级重相出口6排出。磷酸被萃取剂萃取成为负载溶剂从萃取装置一级轻相出口7出来,在泵的作用下经萃取装置二级溶剂进口18通过萃取装置二级乳化机进口12进入萃取装置二级乳化机10。给料磷酸(新鲜磷酸)经萃取装置二级磷酸进口17通过萃取装置二级乳化机进口12进入萃取装置二级乳化机10,通过萃取装置二级乳化机10的高效传质作用,进一步提高磷酸萃取率,形成的混合相从萃取装置二级乳化机出口13出来,通过萃取装置二级混合相进口14进入萃取装置二级分相设备11,在萃取装置二级分相设备11内实现混合相的分层,形成的轻、重两相,大部分磷酸被萃取剂萃取进入轻相形成负载溶剂从萃取装置二级轻相出口16进入洗涤装置,重相则通过萃取装置二级重相出口15返回萃取装置一级乳化机1,从而实现萃取分离。
在洗涤装置,洗涤装置二级重相出口43出来的磷酸,在泵的作用下返回洗涤装置分散相流体入口31、从萃取装置来的负载溶剂从洗涤装置连续相流体入口30进入洗涤装置混合器28,负载溶剂和磷酸在洗涤装置混合器28内完成高效传质过程,形成的混合相从洗涤装置混合相流体出口32出来,通过洗涤装置分相设备混合相进口33进入洗涤装置分相设备29。在洗涤装置分相设备29内实现混合相的分层,形成的轻、重两相。负载溶剂中的杂质进入重相成为洗余酸从洗涤装置重相出口35排出,被洗涤净化了的负载 溶剂从洗涤装置轻相出口34出来,在泵的作用下经洗涤装置二级连续相流体入口38进入洗涤装置二级混合器36。洗涤酸(净化磷酸)经洗涤装置二级分散相流体入口39进入洗涤装置二级混合器36,通过洗涤装置二级混合器36的高效传质作用,进一步提高负载溶的洗涤效果,形成的混合相从洗涤装置二级混合相流体出口40出来,通过洗涤装置二级分相设备混合相进口41进入洗涤装置二级分相设备37,在洗涤装置二级分相设备37内实现混合相的分层,形成的轻、重两相,被洗涤净化了的负载溶剂从洗涤装置二级轻相出口42进入反萃装置,负载溶剂中的杂质进入重相通过洗涤装置二级重相出口43返回洗涤装置混合器28,从而实现洗涤净化。
在反萃装置,反萃装置二级重相出口66出来的磷酸,在泵的作用下从反萃装置一级反萃剂进口59、从洗涤装置来的负载溶剂从反萃装置一级溶剂进口60通过反萃装置一级乳化机进口54进入反萃装置一级乳化机52,负载溶剂和磷酸在反萃装置一级乳化机52内完成高效传质过程,形成的混合相从反萃装置一级乳化机出口55出来,通过反萃装置一级混合相进口56进入反萃装置一级分相设备53。在反萃装置一级分相设备53内实现混合相的分层,形成的轻、重两相。负载溶剂中的磷酸进入重相成为净化磷酸从反萃装置一级重相出口57排出,被脱掉部分磷酸的负载溶剂从反萃装置一级轻相出口58出来,在泵的作用下经反萃装置二级溶剂进口69通过反萃装置二级乳化机进口63进入反萃装置二级乳化机61。脱盐水经反萃装置二级反萃剂进口68通过反萃装置二级乳化机进口63进入反萃装置二级乳化机61,通过反萃装置二级乳化机61的高效传质作用,进一步提高负载溶的反萃效果,形成的混合相从反萃装置二级乳化机出口64出来,通过反萃装置二级混合相进口65进入反萃装置二级分相设备62,在反萃装置二级分相设备62内实现混合相的分层,形成的轻、重两相,负载溶剂脱除磷酸后则变成空载溶剂从反萃装置二级轻相出口67返回萃取装置,负载溶剂中的磷酸进入重相通过反萃装置二级重相出口66返回反萃装置一级乳化机52。
实施例3
参见图3,采用三级萃取、洗涤及反萃的磷酸净化装置,包括萃取装置、洗涤装置及反萃装置,萃取装置二级轻相出口16与萃取装置三级溶剂进口27连接,萃取装置三级重相出口24通过设有泵的管线与萃取装置二级磷酸进口17连接,萃取装置三级分相设备轻相出口25与洗涤装置连续相流体入30连接;
洗涤装置二级轻相出口42与洗涤装置三级连续相流体入口46连接,洗涤装置三级重相出口51与洗涤装置二级分散相流体入口39连接,洗涤装置三级轻相出口50与反萃装置一级溶剂进口60连接;
反萃装置二级轻相出口67与反萃装置三级溶剂进口78连接,反萃装 置三级重相出口75与反萃装置二级反萃剂进口68连接,反萃装置三级轻相出口76与萃取装置一级溶剂进口9连接。其余同实施例2。
使用时,萃取装置三级重相出口24出来的磷酸,在泵的作用下返回萃取装置二级乳化机10;负载溶剂从萃取装置二级轻相出口16出来,在泵的作用下经萃取装置三级溶剂进口27、给料磷酸(新鲜磷酸)经萃取装置三级磷酸进口26通过萃取装置三级乳化机进口21进入萃取装置三级乳化机19,通过多级乳化机的高效传质作用,尽可能地提高了磷酸萃取率;形成的混合相从萃取装置三级乳化机出口22出来,通过萃取装置三级混合相进口23进入萃取装置三级分相设备20,在萃取装置三级分相设备20内实现混合相的分层,形成的轻、重两相,大部分磷酸被萃取剂萃取进入轻相形成负载溶剂从萃取装置三级轻相出口25出来进入洗涤装置,重相则通过萃取装置三级重相出口24返回萃取装置二级乳化机10,从而实现萃取分离。
在洗涤装置,洗涤装置二级重相出口43出来的磷酸,在泵的作用下返回洗涤装置分散相流体入口31、来自萃取装置的负载溶剂从洗涤装置连续相流体入口30进入洗涤装置混合器28,负载溶剂和磷酸在洗涤装置混合器28内完成高效传质过程,形成的混合相从洗涤装置混合相流体出口32出来,通过洗涤装置分相设备混合相进口33进入洗涤装置分相设备29。在洗涤装置分相设备29内实现混合相的分层,形成的轻、重两相。负载溶剂中的杂质进入重相成为洗余酸从洗涤装置重相出口35排出,被洗涤净化了的负载溶剂从洗涤装置轻相出口34出来,在泵的作用下经洗涤装置二级连续相流体入口38进入洗涤装置二级混合器36。从洗涤装置三级重相出口51出来的磷酸返回洗涤装置二级分散相流体入口39,通过洗涤装置二级混合器36的传质作用,形成的混合相从洗涤装置二级混合相流体出口40出来,通过洗涤装置二级分相设备混合相进口41进入洗涤装置二级分相设备37,在洗涤装置二级分相设备37内实现混合相的分层,形成的轻、重两相,负载溶剂从洗涤装置二级轻相出口42出来,在泵的作用下经洗涤装置三级连续相流体入口46进入洗涤装置三级混合器44。洗涤酸(净化磷酸)经洗涤装置三级分散相流体入口47进入洗涤装置三级混合器44,通过多级洗涤装置混合器的高效传质作用,尽可能地提高了磷酸洗涤效果;形成的混合相从洗涤装置三级混合相流体出口48出来,通过洗涤装置三级分相设备混合相进口49进入洗涤装置三级分相设备45,在洗涤装置三级分相设备45内实现混合相的分层,形成的轻、重两相,被洗涤净化了的负载溶剂从洗涤装置三级轻相出口50出来进入反萃装置序,负载溶剂中的杂质进入重相通过洗涤装置三级重相出口51返回洗涤装置二级混合器36。通过三级洗涤,负载溶剂中的杂质大部分被磷酸洗涤进入重相最终从第洗涤装置分相设备重相口排出,从而实现洗涤净化。
在反萃装置,反萃装置三级重相出口75出来的磷酸,在泵的作用下返回反萃装置二级乳化机61;含有部分磷酸的负载溶剂从反萃装置二级分相 设备62轻相出口出来,在泵的作用下经反萃装置三级溶剂进口78、脱盐水经反萃装置三级反萃剂进口77通过反萃装置三级乳化机进口72进入反萃装置三级乳化机70,通过多级乳化机的高效传质作用,尽可能地提高了磷酸反萃效果;形成的混合相从反萃装置三级乳化机出口73出来,通过反萃装置三级混合相进口74进入反萃装置三级分相设备71,在反萃装置三级分相设备71内实现混合相的分层,形成的轻、重两相,负载溶剂脱除磷酸后则变成空载溶剂从反萃装置三级轻相出口76出来返回萃取装置,负载溶剂中的磷酸进入重相通过反萃装置重相出口75返回反萃装置二级乳化机61。通过三级反萃,负载溶剂中的磷酸被脱盐水反萃进入重相最终从反萃装置一级重相出口57排出,成为净化磷酸。其余工作原理同实施例2。
以上三个实施例中:乳化机采用管线式高剪切分散乳化机;分相设备采用分相槽、澄清槽等达到分相目的的设备;混合器采用中国专利公开号CN1736577A,公开日:2006年02月22日,公开的“一种多通道微结构反应器”。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,任何未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。