CN102538199B - 利用导热油吸收黄磷燃烧热能及再利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种利用导热油吸收黄磷燃烧热能及再利用的方法，采用沸点在160～400℃的导热油作为导热介质，用循环油泵将导热油抽入燃烧炉夹套中，将经吸收黄磷燃烧热能的高温导热油输送到蒸发器、蒸汽发生器和空气加热器中，制备浓缩液或蒸汽或干空气。本方法可以满足不同温度加热、冷却的工艺要求，因此可以有效避免了因相变气化而引起超压隐患，大大降低高温加热系统的操作压力和安全要求，提高系统和设备的可靠性，回收高、中、低温的热能，提高热能的回收率，不仅可以解决工艺流程中所需的热量，而且省去专用燃煤锅炉、余热锅炉和冷却水装置，降低黄磷燃烧热能回收及再利用的成本，节约了能源，具有较好的经济效益、社会效益和环保效益。
Description
技术领域
本发明属于热能回收利用技术领域，涉及热能回收利用的方法，尤其是涉及一种利用导热油吸回收黄磷燃烧热能及再利用的方法。
背景技术
磷酸和磷酸盐是化学工业的重要组成部分。磷酸的生产方法分为热法磷酸和湿法磷酸两种。由于热法磷酸具有产品浓度高、杂质少等优点，已被广泛应用于磷化工企业。热法磷酸的生产工艺流程主要工序为黄磷熔融、黄磷燃烧和水化吸收。中国专利CN201010127125.2黄磷直接制取食品级高纯度磷酸的方法，是液态磷在磷计量槽一定的水位差条件下，在燃烧塔底部不断地供磷，液态磷在空气供氧的作用下燃烧，燃烧产生的五氧化二磷气体，借助尾部风机造成负压10000～15000Pa自塔顶进入主吸收塔。燃烧1吨黄磷将产生24335KJ的热量，而高温的磷蒸汽及其聚合物对燃烧塔和换热器等生产设备具有极强的腐蚀性与破坏性。为了防止这种腐蚀和破坏产生，现有工艺中，此热量通常都被用大量的稀磷酸或冷却水带出，经热交换由冷却塔或其它酸雾吸收塔回收磷酸和净化达标排放。经检索，回收黄磷燃烧热能的方法还有：
中国专利CN200710049440.6黄磷生产磷酸盐的一步法工艺及装置。该发明将黄磷燃烧所生产的高温五氧化二磷气体(1000～1600度)送入余热锅炉与水进行热交换，生成高压蒸汽，通过蒸汽输送管道输送给熔磷槽与外用生活。每燃烧一吨黄磷能产生压力位0.4～0.8Mpa的水蒸气6.5～7.0吨，热能回收与利用效率达到90％，能将五氧化二磷气体降温至200～450℃。该发明虽能降低五氧化二磷气体的温度和达到一定的热利用率，但利用余热生成高压蒸汽所增加的设置锅炉和冷却水的使用，增大了生产成本。
中国专利CN01143443.0黄磷燃烧热能回收与利用装置及热法磷酸生产系统。该发明采用膜式水冷壁组成的密封壁燃烧室代替原工艺的水夹套燃烧室。膜式水冷壁为常规余热锅炉的组成部分，作为上升管。锅炉另布置有锅筒、下降管、环形下联箱及上联箱以及与锅筒相连的导汽管。采用等离子涂层作为防止腐蚀涂层，从而将磷腐蚀介质与燃烧塔金属壁面隔开，避免高温腐蚀作用，从而允许换热器的壁面温度达到200～500℃。其余热利用的创新点是将回收的部分蒸汽通过蒸汽管道供给自身工艺流程中的熔磷槽使用，产生高品位高温、高压蒸汽共生产使用，余热回收率可达60％以上。该发明中虽然采用膜式冷水器、等离子涂层，但是仍然用冷却水作为传热介质，由于在100℃时，水蒸气的导热系数为0.0237W/m.℃，而Mobiltherm605#导热油在100℃时的导热系数为0.127W/m.℃，是水蒸气的5.35倍。可知，水的导热效果远远不及导热油。另外，用水作为导热介质，温度越高，水蒸气的饱和蒸汽压越高，对设备的要求更高。再者由于余热锅炉和燃磷设备相连，其相当于一台高压锅炉，安全隐患较大，安检费用较高。
导热油具有抗热裂化和化学氧化的性能，传热效率好，散热快，热稳定性很好。目前被广泛应用在内燃机尾气回收、烟气余热发电、半导体发电等领域。磷化工领域未见其利用。
发明内容
本发明的目的：为了克服已有技术中存在的问题，提高热能的利用率，提高生产过程的安全性，降低黄磷燃烧热能回收与利用的成本，提供一种利用导热油吸收黄磷燃烧热能及再利用的方法。
本发明是这样实现的：
利用导热油吸收黄磷燃烧热能及再利用的方法，是采用导热油作为导热介质，用循环油泵将导热油抽入燃烧炉夹套中，将经吸收黄磷燃烧热能的高温导热油输送到蒸发器、蒸汽发生器和空气加热器一种以上的黄磷燃烧热能再利用设备中，制备浓缩液或蒸汽或干空气。
以上所述的导热油包括沸点在160～400℃的烷基苯型导热油、烷基萘型导热油、烷基联苯型导热油和联苯/联苯醚低熔混合物型导热油。
以上所述的蒸汽或干空气包括工业、农业和生活一种以上的用汽。
以上所述的浓缩液包括工业生产原液或母液的浓缩液。
以上所述的原液或母液包括化学工业和食品工业生产的原液或母液。
本发明导热油吸收黄磷燃烧热能及再利用的操作步骤包括：
将高位低温导热油油罐I的阀门I、黄磷燃烧炉夹套出口的阀门III和油罐II的阀门IV打开，关闭黄磷燃烧炉夹套出口的阀门II，低温导热油流入黄磷燃烧炉夹套吸热，控制黄磷燃烧炉夹套出口的阀门III的流量控制黄磷燃烧炉夹套出口的导热油温度160～400℃，启动循环油泵将油罐II的低温导热油抽到高位低温导热油油罐II中，循环吸收黄磷燃烧热能；或者微开黄磷燃烧炉夹套出口的阀门III，自然循环吸收黄磷燃烧热能；当黄磷燃烧炉夹套出口的导热油温度到达设定要求时，打开黄磷燃烧炉夹套出口的阀门II、蒸发器的阀门VII和/或蒸汽发生器的阀门V或空气加热器的阀门VI，关闭黄磷燃烧炉夹套出口的阀门III，将高温导热油输送至蒸发器和/或蒸汽发生器或空气加热器。以常规方法浓缩化学或食品工业生产的原液或母液和/或农业或生活或其它工业生产用高温导热油和/或蒸汽或干空气。进行热交换后的低温导热油流入油罐II，再由循环油泵抽到高位低温导热油油罐I中继续循环使用。
本发明的优点和积极效果：
1、本发明中使用的导热油温度范围为＜400℃，可以回收高、中、低温的热能，提高热能的回收率。
2、本发明中使用的导热油可以在较宽的温度范围满足不同温度加热、冷却的工艺要求，或在同一个系统中用同一种导热油同时实现不同温度加热的工艺要求。即可以降低系统和操作的复杂性。
3、本发明以导热油作为导热介质，由于导热油初馏点比水的蒸发温度要高出数倍，导热油在400℃条件下仍不气化而保持常压，而水蒸气370℃时的饱和蒸汽压已高达21.03MPa，因此可以有效避免了因相变气化而引起超压隐患，大大降低高温加热系统的操作压力和安全要求，提高系统和设备的可靠性。
4、本发明以导热油作为导热介质，吸收黄磷燃烧放出的热量并输送到蒸发器和/或蒸汽发生器或空气加热器放热后，返回油罐经循环油泵抽到高位低温导热油罐中继续使用。不仅可以解决工艺流程中所需的热量，而且省去专用燃煤锅炉、余热锅炉和冷却水装置，大大降低黄磷燃烧热能回收及再利用的成本，节约了能源，具有较好的经济效益、社会效益和环保效益。
附图说明
附图1：为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和通过实施例对本发明作进一步说明，实施例仅在于说明本发明而绝不限于本发明。
实施例一：磷酸盐母液的浓缩和磷酸盐的干燥
将烷基联苯型导热油加入高位低温导热油油罐I中，再将高位低温导热油油罐I的阀门I、黄磷燃烧炉夹套出口的阀门III和油罐II的阀门IV打开，关闭黄磷燃烧炉夹套出口的阀门II，低温导热油流入黄磷燃烧炉夹套吸热，控制黄磷燃烧炉夹套出口的阀门III的流量控制黄磷燃烧炉夹套出口的导热油温度200℃，启动循环油泵将油罐II的低温导热油抽到高位低温导热油油罐I中，循环吸收黄磷燃烧热能。当黄磷燃烧炉夹套出口的导热油温度达到200℃时，打开黄磷燃烧炉夹套出口的阀门II、蒸发器的阀门VII和空气加热器的阀门VI，关闭黄磷燃烧炉夹套出口的阀门III和蒸汽发生器的阀门V，将200℃高温导热油输送至蒸发器和空气加热器。分别以常规方法浓缩磷酸盐母液和干燥磷酸盐产品。进行热交换后的低温导热油流入低温导热油油罐II，再由循环油泵抽到高位低温导热油油罐I中继续循环使用。
实施例二：磷酸盐母液的浓缩
将烷基苯型导热油加入高位低温导热油油罐I中，再将高位低温导热油油罐I的阀门I、黄磷燃烧炉夹套出口的阀门III和油罐II的阀门IV打开，关闭黄磷燃烧炉夹套出口的阀门II，低温导热油流入黄磷燃烧炉夹套吸热，控制黄磷燃烧炉夹套出口的阀门III的流量控制黄磷燃烧炉夹套出口的导热油温度180℃，启动循环油泵将油罐II的低温导热油抽到高位低温导热油油罐II中，循环吸收黄磷燃烧热能。当黄磷燃烧炉夹套出口的导热油温度达到180℃设定要求时，打开黄磷燃烧炉夹套出口的阀门II和蒸发器的阀门VII，关闭黄磷燃烧炉夹套出口的阀门III、蒸汽发生器的阀门V和空气加热器的阀门VI，将高温导热油输送至蒸发器。以常规方法浓缩磷酸盐母液。进行热交换后的低温导热油流入低温导热油油罐II，再由循环油泵抽到高位低温导热油油罐I中继续循环使用。
实施例三：磷酸盐母液的浓缩、磷酸盐的干燥和制备蒸汽
将联苯/联苯醚低熔混合物型导热油加入高位低温导热油油罐I中，再将高位低温导热油油罐I的阀门I、黄磷燃烧炉夹套出口的阀门III和油罐II的阀门IV打开，关闭黄磷燃烧炉夹套出口的阀门II，低温导热油流入黄磷燃烧炉夹套吸热，控制黄磷燃烧炉夹套出口的阀门III的流量控制黄磷燃烧炉夹套出口的导热油温度360℃，启动循环油泵将油罐II的低温导热油抽到高位低温导热油油罐II中，循环吸收黄磷燃烧热能。当黄磷燃烧炉夹套出口的导热油温度达到360℃时，打开黄磷燃烧炉夹套出口的阀门II、蒸发器的阀门VII、蒸汽发生器的阀门V和空气加热器的阀门VI，关闭阀门III，将高温导热油输送至蒸发器、蒸汽发生器和空气加热器。分别以常规方法浓缩磷酸盐母液、干燥磷酸盐产品和制备其它生产用蒸汽。进行热交换后的低温导热油流入常规换热器中制备生产和生活用热水，出来的低温导热油流入油罐II，再由循环油泵抽到高位低温导热油油罐I中继续循环使用。
Claims (4)
1.一种利用导热油吸收黄磷燃烧热能及再利用的方法，其特征在于：采用导热油作为导热介质，用循环油泵将导热油抽入燃烧炉夹套中，将经吸收黄磷燃烧热能的高温导热油输送到蒸发器、蒸汽发生器和空气加热器一种以上的黄磷燃烧热能再利用设备中，制备浓缩液或蒸汽或干空气；其操作步骤包括：
将高位低温导热油油罐Ⅰ的阀门Ⅰ、黄磷燃烧炉夹套出口的阀门Ⅲ和油罐Ⅱ的阀门Ⅳ打开，关闭黄磷燃烧炉夹套出口的阀门Ⅱ，低温导热油流入黄磷燃烧炉夹套吸热，控制黄磷燃烧炉夹套出口的阀门Ⅲ的流量控制黄磷燃烧炉夹套出口的导热油温度，启动循环油泵将油罐Ⅱ的低温导热油抽到高位低温导热油油罐Ⅱ中，循环吸收黄磷燃烧热能；或者微开黄磷燃烧炉夹套出口的阀门Ⅲ，自然循环吸收黄磷燃烧热能；当黄磷燃烧炉夹套出口的导热油温度到达设定要求时，打开黄磷燃烧炉夹套出口的阀门Ⅱ、蒸发器的阀门Ⅶ和/或蒸汽发生器的阀门Ⅴ或空气加热器的阀门Ⅵ，关闭黄磷燃烧炉夹套出口的阀门Ⅲ，将高温导热油输送至蒸发器和/或蒸汽发生器或空气加热器，进行热交换后的低温导热油流入油罐Ⅱ，再由循环油泵抽到高位低温导热油油罐Ⅰ中继续循环使用。
2.根据权利要求1所述的利用导热油吸收黄磷燃烧热能及再利用的方法，其特征在于：所述的导热油包括沸点在160～400℃的烷基苯型导热油、烷基萘型导热油、烷基联苯型导热油和联苯/联苯醚低熔混合物型导热油。
3.根据权利要求1所述的利用导热油吸收黄磷燃烧热能及再利用的方法，其特征在于：所述的蒸汽或干空气包括工业、农业和生活一种以上的用汽。
4.根据权利要求1所述的利用导热油吸收黄磷燃烧热能及再利用的方法，其特征在于：所述的浓缩液包括工业生产原液或母液的浓缩液。
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