CN103011109B - 一种食品级磷酸脱除硫化氢的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种食品级磷酸脱除硫化氢的装置，主要设置集酸槽、循环泵和脱气塔组成，脱气塔、集酸槽、循环泵依次循环连接；脱气塔设置于集酸槽一端顶上部，并与集酸槽的槽体焊接连通。脱气塔设置H2S出气口、喷淋头、填料层和不锈钢丝网。集酸槽设置进酸口、洁净空气进气孔和阀门Ⅰ。本装置采用负压操作，能够促进磷酸中的硫化氢与上升的气流充分接触，硫化氢被吹脱掉由塔顶出来进入脱砷反应器，而脱除硫化氢的磷酸沉降塔底，可以高效地脱除磷酸中的硫化氢气体，解决了传统脱气装置中已完成脱气的磷酸再重复脱气耗时耗能的问题，缩短脱气过程的循环时间，提高食品级磷酸的脱气效率和生产的连续性，具有良好的经济效益、社会效益和生态效益。
Description
技术领域：
本发明属于磷化工技术和环境保护技术领域，涉及一种食品级磷酸脱除硫化氢的装置。
背景技术：
磷是重要的生命元素，食品添加剂磷酸作为酸味剂、酵母的营养剂，广泛用于食品工业。食品级磷酸中的杂质指标要求特别严格。目前，食品级磷酸生产主要采用工业磷酸为原料脱砷净化而得，工业磷酸的脱砷方法大多采用步骤和设备简单且脱砷效果好的硫化物沉淀法，即通过向工业磷酸中加入P2S5进行脱砷反应，过滤除去砷渣沉淀即得脱砷磷酸。其脱砷的原理如下：
2P2S5 + 16H2O→4H3PO4 + 10H2S↑
H3AsO4 + H2S→H3AsO3 + H2O + S↓
H3AsO3 + 3H2S→6H2O + As2S3↓
通常为了保证脱砷的效果，P2S5脱砷剂的投加量都会适当过量，这就导致了脱砷后磷酸中残余部分硫化氢气体，因此必须设法除去。
目前，食品级磷酸生产工艺路线分为热法和湿法两种。两种路线生产食品级磷酸的关键技术都是杂质的脱除。在已有技术中，是将脱砷后的磷酸，采用曝气法脱除硫化氢气体。例如：
中国专利200910062940.2提出了一种用精制湿法磷酸生产食品级磷酸的方法，通过加入活性二氧化硅做脱氟剂，加入硫化钠溶液或者五硫化二磷固体做脱砷脱铅剂，过滤之后，将滤液送往曝气工段，不断鼓入空气并搅拌，最后过滤得到食品级磷酸。此方法成本低廉，能耗少、无污染。此方法是需要曝气，耗时长。
在《多聚磷酸及其脱砷工艺研究》（云南化工，2007，34（4）：63～66）一文中，介绍了多聚磷酸与普通热法磷酸物化性质的差异，以及目前国内外多聚磷酸的现状及市场前景，提出了杂质砷对多聚磷酸的影响，并概述了目前磷酸广泛采用的几种脱砷方法。该文指出，将配制的脱砷剂加入到反应釜中与磷酸中的亚砷酸反应，生成As2S3沉淀，然后将含As2S3的磷酸泵送到脱气塔中脱去多余的H2S气体，再送到过滤器中进行过滤，磷酸产品进入成品槽，滤渣As2S3进入渣筒，尾气经洗涤塔洗涤达标后经风机排放到大气中。此方法是先脱气后过滤，缺点是在过滤时又有硫化氢进入磷酸。
在《由工业磷酸连续操作生产食品级磷酸》（硫磷设计与粉体工程，2005，6：27～30）一文及《浅谈连续热法食品级磷酸生产》（贵州化工，2005，30（4）：43～45）一文中，都提到了食品级磷酸生产中脱砷反应后残余硫化氢气体的脱除方法。该法是通过鼓风机鼓入空气对脱砷磷酸吹脱除去硫化氢，吹脱的硫化氢气体用碳酸钠溶液吸收，所得硫化钠溶液用于生产其他对硫含量要求不高的磷酸盐。过滤收集到的砷渣经洗涤、干燥后运往砷品厂。此法操作简单，除杂效果好，避免硫化氢气体直接排放造成环境污染，但其吸收剂使用碳酸钠，引入钠离子，一定程度上造成二次污染。从经济效益及社会效益分析，此法不是最佳选择。
我们依据多年对已有用于食品级磷酸脱气净化技术的研究，结合磷酸生产实际出发，研究发明了一种食品级磷酸脱除硫化氢的装置。经查其余文献，在食品级磷酸脱气净化中，均未有使用塔式脱气装置。采用本发明的食品级磷酸脱除硫化氢的装置，可以更充分有效地吹脱磷酸中的硫化氢，减少传统脱气装置中已完成脱气的磷酸再重复脱气耗时耗能的问题，缩短脱气过程的循环时间，提高食品级磷酸的脱气效率和生产的连续性。
发明内容：
本发明的目的：是为了解决食品级磷酸生产过程脱气净化的现有技术中存在的问题，缩短脱气过程的循环时间， 提高食品级磷酸的脱气效率和生产的连续性，提供一种食品级磷酸脱除硫化氢的装置。
本发明是这样实现的：
一种食品级磷酸脱除硫化氢的装置，主要设置集酸槽、循环泵和脱气塔，脱气塔、集酸槽、循环泵依次循环连接；所述的脱气塔设置于集酸槽一端顶上部，并与集酸槽的槽体焊接连通。
以上所述脱气塔设置H2S出气口、喷淋头、填料层；所述的H2S出气口设置于脱气塔顶部，并与外设的脱砷反应器连接；所述的喷淋头设置于脱气塔的上部，并用循环管与阀门C和循环泵依次连接；填料层和不锈钢丝网设置于脱气塔的中部和下部。
以上所述的集酸槽中部为方体，两端头为半圆柱体；集酸槽设置进酸口、进气口和阀门A，进酸口设置位于集酸槽靠近脱气塔一端顶部，进酸口设置盖板和进料阀门；进气口设置位于集酸槽远离脱气塔一端顶部；阀门A设置位于集酸槽远离脱气塔一端底部，阀门A与循环泵进口用法兰连接。
以上所述的循环泵出口连接三通管，其中一支先连接阀门C，再用循环管与脱气塔塔顶的喷淋头连接，另一支连接阀门B通往成品罐。
以上所述的集酸槽、循环泵、脱气塔、法兰及连接管道采用316L或304不锈钢材料制作。
以上所述填料层的材料为塑料拉西环、不锈钢拉西环和陶瓷拉西环一种以上。
以上所述脱气塔采用负压操作。
本发明的工作原理是：
从脱气塔的塔顶抽真空，集酸槽内加热后的洁净气体进入塔底经过填料层向塔顶运动，将集酸槽内过滤后的脱砷磷酸由循环泵输送至脱气塔的塔顶，经脱气塔内的填料层均匀分布后与上升的气流充分接触，磷酸中的硫化氢被吹脱掉由塔顶出来进入脱砷反应器。脱气后的磷酸由塔底进入集酸槽，视脱气效果的检测情况再由循环泵输送至脱气塔的塔顶循环脱气或输送至成品罐得到食品级磷酸。
本发明的优点和积极效果：
采用塔式脱除硫化氢的方式，能够促进磷酸中的硫化氢与上升的气流充分接触，硫化氢被吹脱掉由塔顶出来进入脱砷反应器，而脱除硫化氢的磷酸沉降塔底，可以高效地脱除磷酸中的硫化氢气体，解决了传统脱气装置中已完成脱气的磷酸再重复脱气耗时耗能的问题，缩短脱气过程的循环时间，提高食品级磷酸的脱气效率和生产的连续性。
附图说明：
图1：为本发明结构示意图。
图中标识：1、脱气塔；2、H2S出气口；3、喷淋头；4、填料层；5、集酸槽；6、加热盘管；7、热水出口；8、阀门Ⅰ；9、阀门Ⅱ；10、排污口；11、出料口；12、阀门Ⅲ；13、循环泵；14、阀门Ⅳ；15、出酸口；16阀门Ⅴ；17、循环管；18、洁净空气进气孔；19、净化器；20、进酸口；21、阀门Ⅵ；22、人孔。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明加以详细描述。
实施例一：
本装置设置集酸槽5、循环泵13和脱气塔1，并脱气塔1、集酸槽5、循环泵13依次循环连接；采用不锈钢材料制作的脱气塔1设置于采用不锈钢材料制作的集酸槽5一端顶上部，并与集酸槽5的槽体焊接连通。脱气塔1设置H2S出气口2、喷淋头3、塑料拉西环填料层4和不锈钢丝网；H2S出气口2设置于脱气塔1顶部，并与外设的脱砷反应器连接；喷淋头3设置于脱气塔1的上部，并用循环管17与阀门Ⅴ16和循环泵13依次连接；填料层4和不锈钢丝网设置于脱气塔1的中部和下部。集酸槽5中部为方体，两端头为半圆柱体；集酸槽5设置进酸口20、阀门Ⅵ21和人孔22，进酸口20设置位于集酸槽5靠近脱气塔1一端顶部，进酸口20设置盖板和进料阀门Ⅵ21；洁净空气进气孔18、净化器19设置位于集酸槽5远离脱气塔一端顶部；阀门Ⅲ12设置位于集酸槽5远离脱气塔4一端底部，阀门Ⅲ12与循环泵13进口用不锈钢法兰连接。不锈钢循环泵13出口连接三通管，其中一支先连接阀门Ⅴ16，再用不锈钢循环管17与脱气塔1塔顶的喷淋头3连接，另一支连接阀门Ⅳ14通往成品罐。本脱气塔1采用负压操作。
工作时，先将硫化氢脱除塔的塔顶抽气形成负压，再打开进酸口20的阀门Ⅵ21，将经过滤后的脱砷磷酸由进酸口20加入集酸槽5至液位集酸槽体积1/2，关闭进酸口20的阀门Ⅵ21，打开阀门Ⅰ8通入热水加热磷酸，并保持磷酸温度80℃。打开循环泵13的阀门Ⅲ12和阀门Ⅴ16，关闭阀门14Ⅳ，开启循环泵13，将脱砷后的磷酸输送至硫化氢脱除塔1的塔顶，经喷淋头3均匀喷淋后流经填料层4，喷淋的磷酸与由塔底上升的洁净气流充分接触，磷酸中的硫化氢被吹脱掉由塔顶出来进入脱砷反应器。脱除硫化氢的磷酸由塔底进入集酸槽5，视脱除硫化氢效果的检测情况，若脱除硫化氢未达要求时，再由循环泵13输送至塔顶继续脱除硫化氢，若脱除硫化氢达要求时，打开循环泵的阀门14Ⅳ，关闭阀门Ⅴ16将集酸槽5内的食品级磷酸输送至成品罐。
实施例二：
本装置设置集酸槽5、循环泵13和脱气塔1，并脱气塔1、集酸槽5、循环泵13依次循环连接；采用不锈钢材料制作的脱气塔1设置于采用不锈钢材料制作的集酸槽5一端顶上部，并与集酸槽5的槽体焊接连通。脱气塔1设置H2S出气口2、喷淋头3、不锈钢拉西环填料层4和不锈钢丝网；H2S出气口2设置于脱气塔1顶部，并与外设的脱砷反应器连接；喷淋头3设置于脱气塔1的上部，并用循环管17与阀门Ⅴ16和循环泵13依次连接；填料层4和不锈钢丝网设置于脱气塔1的中部和下部。集酸槽5中部为方体，两端头为半圆柱体；集酸槽5设置进酸口20、阀门Ⅵ21和人孔22，进酸口20设置位于集酸槽5靠近脱气塔1一端顶部，进酸口20设置盖板和进料阀门Ⅵ21；洁净空气进气孔18、净化器19设置位于集酸槽5远离脱气塔一端顶部；阀门Ⅲ12设置位于集酸槽5远离脱气塔4一端底部，阀门Ⅲ12与循环泵13进口用不锈钢法兰连接。不锈钢循环泵13出口连接三通管，其中一支先连接阀门Ⅴ16，再用不锈钢循环管17与脱气塔1塔顶的喷淋头3连接，另一支连接阀门Ⅳ14通往成品罐。本脱气塔1采用负压操作。
工作时，先将硫化氢脱除塔的塔顶抽气形成负压，再打开进酸口20的阀门Ⅵ21，将过滤后的脱砷磷酸由进酸口20加入集酸槽5至液位集酸槽体积3/5，关闭进酸口20的阀门Ⅵ21，打开阀门Ⅰ8通入热水加热磷酸，并保持磷酸温度75℃。打开循环泵13的阀门Ⅲ12和阀门Ⅴ16，关闭阀门14Ⅳ，开启循环泵13，将脱砷后的磷酸输送至硫化氢脱除塔1的塔顶，经喷淋头3均匀喷淋后流经填料层4，喷淋的磷酸与由塔底上升的洁净气流充分接触，磷酸中的硫化氢被吹脱掉由塔顶出来进入脱砷反应器。脱除硫化氢的磷酸由塔底进入集酸槽5，视脱除硫化氢效果的检测情况，若脱除硫化氢未达要求时，再由循环泵13输送至塔顶继续脱除硫化氢，若脱除硫化氢达要求时，打开循环泵的阀门14Ⅳ，关闭阀门Ⅴ16将集酸槽5内的食品级磷酸输送至成品罐。
实施例三：
本装置设置集酸槽5、循环泵13和脱气塔1，并脱气塔1、集酸槽5、循环泵13依次循环连接；采用不锈钢材料制作的脱气塔1设置于采用不锈钢材料制作的集酸槽5一端顶上部，并与集酸槽5的槽体焊接连通。脱气塔1设置H2S出气口2、喷淋头3、陶瓷拉西环填料层4和不锈钢丝网；H2S出气口2设置于脱气塔1顶部，并与外设的脱砷反应器连接；喷淋头3设置于脱气塔1的上部，并用循环管17与阀门Ⅴ16和循环泵13依次连接；填料层4和不锈钢丝网设置于脱气塔1的中部和下部。集酸槽5中部为方体，两端头为半圆柱体；集酸槽5设置进酸口20、阀门Ⅵ21和人孔22，进酸口20设置位于集酸槽5靠近脱气塔1一端顶部，进酸口20设置盖板和进料阀门Ⅵ21；洁净空气进气孔18、净化器19设置位于集酸槽5远离脱气塔一端顶部；阀门Ⅲ12设置位于集酸槽5远离脱气塔4一端底部，阀门Ⅲ12与循环泵13进口用不锈钢法兰连接。不锈钢循环泵13出口连接三通管，其中一支先连接阀门Ⅴ16，再用不锈钢循环管17与脱气塔1塔顶的喷淋头3连接，另一支连接阀门Ⅳ14通往成品罐。本脱气塔1采用负压操作。
工作时，先将硫化氢脱除塔的塔顶抽气形成负压，再打开进酸口20的阀门Ⅵ21，将过滤后的脱砷磷酸由进酸口20加入集酸槽5至液位集酸槽体积3/4，关闭进酸口20的阀门Ⅵ21，打开阀门Ⅰ8通入热水加热磷酸，并保持磷酸温度70℃。打开循环泵13的阀门Ⅲ12和阀门Ⅴ16，关闭阀门14Ⅳ，开启循环泵13，将脱砷后的磷酸输送至硫化氢脱除塔1的塔顶，经喷淋头3均匀喷淋后流经填料层4，喷淋的磷酸与由塔底上升的洁净气流充分接触，磷酸中的硫化氢被吹脱掉由塔顶出来进入脱砷反应器。脱除硫化氢的磷酸由塔底进入集酸槽5，视脱除硫化氢效果的检测情况，若脱除硫化氢未达要求时，再由循环泵13输送至塔顶继续脱除硫化氢，若脱除硫化氢达要求时，打开循环泵的阀门14Ⅳ，关闭阀门Ⅴ16将集酸槽5内的食品级磷酸输送至成品罐。
Claims (4)
1.一种食品级磷酸脱除硫化氢的装置，其特征在于：主要设置集酸槽（5）、循环泵（13）和脱气塔（1），脱气塔（1）、集酸槽（5）、循环泵（13）依次循环连接；所述的脱气塔1设置于集酸槽（5）一端顶上部，并与集酸槽（5）的槽体焊接连通；
所述脱气塔（1）设置H2S出气口（2）、喷淋头（3）、填料层（4）；所述的H2S出气口（2）设置于脱气塔（1）顶部，并与外设的脱砷反应器连接；所述的喷淋头（3）设置于脱气塔（1）的上部，并用循环管（17）与阀门Ⅴ（16）和循环泵（13）依次连接；填料层（4）和不锈钢丝网设置于脱气塔（1）的中部和下部；
所述的集酸槽（5）中部为方体，两端头为半圆柱体；集酸槽（5）设置进酸口（20）、洁净空气进气孔（18）和阀门Ⅵ（21），进酸口（20）设置位于集酸槽（5）靠近脱气塔（1）一端顶部，进酸口（20）与集酸槽之间设置进料阀门Ⅵ（21）；所述洁净空气进气孔（18）设置位于集酸槽（5）远离脱气塔（1）一端顶部；所述阀门Ⅲ（12）设置位于集酸槽（5）远离脱气塔（1）一端底部，阀门Ⅲ（12）与循环泵（13）进口用法兰连接；
所述的循环泵（13）出口连接三通管，其中一支先连接阀门Ⅴ（16），再用循环管（17）与脱气塔（1）塔顶的喷淋头（3）连接，另一支连接阀门Ⅳ（14）通往成品罐。
2.根据权利要求1所述的食品级磷酸脱除硫化氢的装置，其特征在于：所述的集酸槽（5）、循环泵（13）、脱气塔（1）、法兰及连接管道采用316L或304不锈钢材料制作。
3.根据权利要求1所述的食品级磷酸脱除硫化氢的装置，其特征在于：所述填料层（4）的材料为塑料拉西环、不锈钢拉西环和陶瓷拉西环中的一种。
4.根据权利要求1所述的食品级磷酸脱除硫化氢的装置，其特征在于：所述脱气塔（1）采用负压操作。
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