CN104108691B - 一种气态磷洗涤装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气态磷洗涤装置，属于电炉法黄磷生产中的磷回收处理技术领域，包括受磷槽a、受磷槽b和喷淋系统。采用本发明所述的气态磷洗涤装置安全可靠、吸收效率高、节约用水、操作流程简单、系统不堵塞、设备投资少等特点。本装置充分利用了蒸磷锅炉产生的热水作为受磷槽保温夹套的热能介质，节约了能源，达到了节能降耗的目的；喷淋水从受磷槽b、通过喷淋泵循环到受磷槽a，节约了工艺用水，提高水资源的利用率。本装置是蒸磷锅炉的配套洗涤装置，可大大提高作业人员的操作安全性，改善作业人员的工作环境，提高了工作效率，提高了磷资源和水资源的利用率，具有很好的经济效率、环境效率和社会效率。

Description

一种气态磷洗涤装置

技术领域

本发明属于电炉法黄磷生产中的磷回收处理技术领域，尤其涉及一种气态磷洗涤装置。

背景技术

在现有技术中，黄磷行业生产过程中产生的泥磷，一是用于生产70％酸，再生产六偏磷酸钠等钠盐，二是直接回收黄磷。在目前六偏磷酸钠等钠盐市场供大于求的情况下，生产70％酸相对于直接回收黄磷不仅成本较高，销售的运输成本也较高。由于近年来磷酸盐市场一直处于疲软状态，同时磷精细化工产品开发较早和较成熟的湖北和江苏等地厂家对磷酸盐市场形成的长期垄断，造成了贵州和云南等地的厂家市场占有率较小，甚至没有了市场，所以贵州和云南的黄磷生产厂家主要以直接回收黄磷为主。目前回收黄磷常用的主要方法一是过滤，二是蒸发，但由于目前使用的过滤技术在滤渣中的残磷含量在10～15％左右，仍然较高，远远未达到经济排放和环保排放要求，必须进行二次回收处理，而目前二次处理泥磷的主要方法还是用蒸馏法，回收黄磷的方法主要用塔喷法、插入法和管喷法。

磷吸收的装置形式目前主要有三种形式，一种是塔喷法，又分为内喷法和外喷法，另一种是管喷法，第三种是插入法即导气管直接插入液面以下100mm左右。由于黄磷难溶于水，熔点为44.1℃，沸点为280℃，所以在黄磷的生产、分离、吸收、加工精制、包装、运输等过程中，黄磷都离不开温度和水。目前我们生产黄磷的装置和二次回收磷的吸收方法是前三种，因生产装置和磷回收装置的操作特性不同，黄磷生产均用塔内喷法回收黄磷，而蒸磷回收黄磷采用的是前三种吸收法。但无论采用塔喷法、管喷法、还是插入法，在喷淋水温和水量一定的条件下对蒸磷装置回收黄磷而言都不是最佳方法，其原因分别是：塔内喷法，由于磷蒸气进入塔内后发生体积放大密度变小，喷头产生的雾化水虽增加了接触冷却的空间却减少了接触冷却的机率，在塔内增大了磷分子的流通间隙，相当一部分磷分子会快速通过喷淋塔从放空管排放接触大气而燃烧；而塔外喷法是用水直接冷却塔外壁而达到冷却塔内一部分磷蒸气的目的，相当一部分磷分子会快速通过冷却塔从放空管排放接触大气而燃烧；对管喷法虽然磷蒸气接触冷却水的机率增大，但由于管径小气体本身的流速大，所以相当一部分磷分子会快速通过喷淋管从放空管排放接触大气而燃烧；对插入法，虽然增大了磷蒸气接触冷却水的机率，但由于接触冷却水的容量较小，同时冷却水会因吸收大量的气体热量而水温增高，所以，一方面造成气流冲翻液面形成气流和气泡夹带磷蒸气快速脱离冷却液面，从而使相当一部分磷分子从放空管排放接触大气而燃烧，一方面由于导气管插入液面下造成气体阻力增大，增加了蒸磷锅内的压力，从而阻碍蒸磷锅内的磷沸腾汽化与泥发生分离，从而增加了分离难度和分离时间。

基于以上原因，为了达到安全可靠运行、节能环保、节约水资源，同时减轻操作人员的劳动强度，简化操作程序和改善操作环境，提高磷资源的综合利用率，研究出一种高效洗涤和安全回收黄磷的装置事在必行。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种气态磷洗涤装置，通过该装置对蒸磷锅产生的磷蒸汽进行高效洗涤和安全回收，可大大提高黄磷的回收率、利用率和节约磷资源，提高经济效益，减少环境污染，减轻劳强度，改善操作，具有很好的经济效益、环境效益和社会效益。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种气态磷洗涤装置；受磷槽a、受磷槽b和喷淋系统，其中：

受磷槽a包括喷淋管a、隔板a、出料管a和溢流口a；其中，出料管a在受磷槽a的底部，溢流口a在受磷槽a的上端侧壁上；喷淋管a安装在受磷槽a的顶部，喷淋管a上部为直管状下部为喇叭状，上部侧面连接磷蒸汽管，下端深入受磷槽a中，并且喷淋管a的下端出口与溢流口a处相平；受磷槽a的顶端还有固定有隔板a，隔板a倒挂在受磷槽a的顶端，隔板a的下端位于溢流口a的水平面下，隔板a将受磷槽a上端的隔成两个区域，喷淋管a位于一个区域，溢流口a位于另一个区域；

受磷槽b包括喷淋管b、隔板b、出料管b、进料口b和放空管，出料管b位于受磷槽b的底端，进料口b位于受磷槽b的上端侧壁上，进料口b通过管道与溢流口a连接；受磷槽b的上端安装有喷淋管b、隔板b和放空管；喷淋管b与受磷槽a的顶端连接，并且喷淋管b在受磷槽a顶端的连接口位于受磷槽a上隔板a隔成两个区域的喷淋管a所在的区域；隔板b倒挂在受磷槽b的顶端，并隔板b的下端位于进料口b的水平面下，隔板b将受磷槽b的上端分割成两个区域，进料口b位于一个区域，喷淋管b、放空管的连接处位于另一个区域；

喷淋系统包括喷淋泵、喷淋嘴b和喷淋嘴c，喷淋泵的入水管深入受磷槽b中，喷淋泵的出水管连接喷淋嘴b和喷淋嘴c，喷淋嘴b和喷淋嘴c分别深入喷淋管a和隔板a中；

并且受磷槽a的安装高度比受磷槽b高。

所述的喷淋系统还包括喷淋嘴a，喷淋嘴a深入磷蒸汽管中。

所述的受磷槽a和受磷槽b的结构形状为圆锥底+筒体结构，圆锥底和筒体带有保温夹套，受磷槽a和受磷槽b的下端保温夹套分别连接有进水口a和进水口b，受磷槽a和受磷槽b的上端分别连接侧面出水口a和侧面出水口b，受磷槽a的侧面出水口a通过管道与受磷槽b的进水管b连接。

喷淋泵的入水管位于隔板b将受磷槽b分割成两个区域的溢流口b所在的区域

本发明的有益效果在于：与塔喷法、管喷法、还是插入法三种磷吸收的装置形式相比，本发明为一种气态磷洗涤装置，采用了管喷法+液面接触法的洗涤工艺，具有以下特点：一是增大了磷蒸气接触冷却水的机率，增加了气液接触时间，气体中的磷分子得到了冷却水的充分冷却吸收，大大减少了磷蒸气从放空管的排放量；二是液面接触法克服了导气管直接插入液面下造成气体阻力增大、蒸磷锅内的压力增大，阻碍蒸磷锅内的磷沸腾汽化与泥发生分离等不利因素，而液面接触法减小了分离难度和缩短了分离时间；三是液面接触法有效地隔绝了蒸磷锅与受磷槽的系统压力，可以防止蒸磷锅内压力减小从而造成大气倒入蒸磷锅内的现象从而发生系统放炮。四是受磷槽的冷却水可做到重复循环使用，只补充蒸发和排空损失水量。五是可克服塔喷法、管喷法、还是插入法为取得较好冷却吸收效果，而需重新设置循环冷却水池来解决水温过高的问题。

采用本发明所述的气态磷洗涤装置安全可靠、效率高、成本低，对黄磷生产磷资源的回收利用效果好。1套1万吨/年黄磷装置采用水洗矿生产黄磷，每年产生含磷量28％～30％的泥磷约1500t～1700t，通过此装置与配套的蒸磷锅炉对泥磷进行处理后最低可回收黄磷405t/年，可产生直接经济价值607.5万元，同时洗涤水可以得到有效循环重复利用。此装置的发明，可大大改善黄磷生产作业人员的操作环境,提高工作效率，提高磷资源和水资源的利用效率，达到了节能减排的目的，具有很好的经济效率、环境效率和社会效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：10-受磷槽a，11-喷淋管a，12-隔板a，13-进水管a，14-出料管a，15-侧面出水口a，16-溢流口a，20-受磷槽b，21-喷淋管b，22-隔板b，23-进水管b，24-出料管b，25-侧面出水口b，26-进料口b，27-放空管，30-喷淋泵，31-喷淋嘴a，32-喷淋嘴b，33-喷淋嘴c，40-磷蒸汽管。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

一种气态磷洗涤装置；受磷槽a10、受磷槽b20和喷淋系统，其中：

受磷槽a10包括喷淋管a11、隔板a12、出料管a14和溢流口a16；其中，出料管a14在受磷槽a10的底部，溢流口a16在受磷槽a10的上端侧壁上；喷淋管a11安装在受磷槽a10的顶部，喷淋管a11上部为直管状下部为喇叭状，喇叭端面设置有与水面充分接触的翻边法兰，上部侧面连接磷蒸汽管40，下端深入受磷槽a10中，并且喷淋管a11的下端出口与溢流口a16处相平；受磷槽a10的顶端还有固定有隔板a12，隔板a12倒挂在受磷槽a10的顶端，隔板a12的下端位于溢流口a16的水平面下，隔板a12将受磷槽a10上端的隔成两个区域，喷淋管a11位于一个区域，溢流口a16位于另一个区域；

受磷槽b20包括喷淋管b21、隔板b22、出料管b24、进料口b26和放空管27，出料管b24位于受磷槽b20的底端，溢流口b26位于受磷槽b20的上端侧壁上，进料口b26通过管道与溢流口a16连接；受磷槽b20的上端安装有喷淋管b21、隔板b22和放空管27；喷淋管b21与受磷槽a10的顶端连接，并且喷淋管b21在受磷槽a10顶端的连接口位于受磷槽a10上隔板a12隔成两个区域的喷淋管a11所在的区域；隔板b22倒挂在受磷槽b20的顶端，并隔板b22的下端位于进料口b26的水平面下，隔板b22将受磷槽b20的上端分割成两个区域，溢流口b26位于一个区域，喷淋管b21、放空管27的连接处位于另一个区域；

喷淋系统包括喷淋泵30、喷淋嘴a31、喷淋嘴b32和喷淋嘴c33，喷淋泵30的入水管深入受磷槽b20中，喷淋泵30的入水管位于隔板b22将受磷槽b20分割成两个区域的进料口b26所在的区域，喷淋泵30的出水管连接喷淋嘴a31、喷淋嘴b32和喷淋嘴c33，喷淋嘴a31、喷淋嘴b32和喷淋嘴c33分别深入磷蒸汽管40、喷淋管a11和隔板a12中；

并且受磷槽a10的安装高度比受磷槽b20高。

所述的受磷槽a10和受磷槽b20的结构形状为圆锥底+筒体结构，圆锥底和筒体带有保温夹套，受磷槽a10和受磷槽b20的下端保温夹套分别连接有进水口a13和进水口b23，受磷槽a10和受磷槽b20的上端分别连接侧面出水口a15和侧面出水口b25，受磷槽a10的侧面出水口a15通过管道与受磷槽b20的进水管b23连接。进水口a13和侧面出水口b25分别通过管道连接回到热水槽内，通过管道泵的不断循环实现热能交换，从而达到设备保温的目的。

受磷槽a10和受磷槽b20的外形结构为圆锥底+筒体，且在受磷槽内部设置隔板将受磷槽内液面上的压力分为系统压力和大气压力,大气压力一边无顶盖保持与大气相通。

此装置与蒸磷锅炉配套安装，喷淋管a11上部侧面连接磷蒸汽管40，磷蒸汽管40与蒸磷锅的出气口相连通，受磷槽a10和受磷槽b20的安装标高分别为3.226m和3.226m，放空管27的放空标高为15m。

本发明的原理是冷凝原理：根据黄磷的物理性质熔点是44.1℃、沸点是280℃和黄磷难溶于水的性质采用冷凝洗涤的方法进行回收。

本发明的工作过程操作步骤：1、观察放空管开始排气后即可启动液下型喷淋泵30进行喷淋洗涤，直到放空管不排气为止；2、根据受磷槽a10和受磷槽b20的磷位情况不定时进行包装即可；3、注意观察受磷槽b20的水位，以隔板b22插入液下200mm为宜。

Claims (3)

1.一种气态磷洗涤装置，其特征在于：受磷槽a(10)、受磷槽b(20)和喷淋系统，其中：

受磷槽a(10)包括喷淋管a(11)、隔板a(12)、出料管a(14)和溢流口a(16)；其中，出料管a(14)在受磷槽a(10)的底部，溢流口a(16)在受磷槽a(10)的上端侧壁上；喷淋管a(11)安装在受磷槽a(10)的顶部，喷淋管a(11)上部为直管状下部为喇叭状，上部侧面连接磷蒸汽管(40)，下端深入受磷槽a(10)中，并且喷淋管a(11)的下端出口与溢流口a(16)处相平；受磷槽a(10)的顶端还有固定隔板a(12)，隔板a(12)倒挂在受磷槽a(10)的顶端，隔板a(12)的下端位于溢流口a(16)的水平面下，隔板a(12)将受磷槽a(10)上部分隔成两个区域，喷淋管a(11)位于一个区域，溢流口a(16)位于另一个区域；

受磷槽b(20)包括喷淋管b(21)、隔板b(22)、出料管b(24)、进料口b(26)和放空管(27)，出料管b(24)位于受磷槽b(20)的底端，进料口b(26)位于受磷槽b(20)的上端侧壁上，进料口b(26)通过管道与溢流口a(16)连接；受磷槽b(20)的上端安装有喷淋管b(21)、隔板b(22)和放空管(27)；喷淋管b(21)与受磷槽a(10)的顶端连通，并且喷淋管b(21)在受磷槽a(10)顶端的连接口位于受磷槽a(10)上隔板a(12)隔成两个区域的喷淋管a(11)所在的区域；隔板b(22)倒挂在受磷槽b(20)的顶端，并隔板b(22)的下端位于进料口b(26)的水平面下，隔板b(22)将受磷槽b(20)的上端分割成两个区域，进料口b(26)位于一个区域，喷淋管b(21)、放空管(27)的连接处位于另一个区域；

喷淋系统包括喷淋泵(30)、喷淋嘴b(32)和喷淋嘴c(33)，喷淋泵(30)的入水管深入受磷槽b(20)中，喷淋泵(30)的出水管连接喷淋嘴b(32)和喷淋嘴c(33)，喷淋嘴b(32)和喷淋嘴c(33)分别深入喷淋管a(11)和喷淋管b(21)中；还包括喷淋嘴a(31)，喷淋嘴a(31)深入磷蒸汽管(40)中；

并且受磷槽a(10)的安装高度比受磷槽b(20)高。

2.如权利要求1所述的气态磷洗涤装置，其特征在于：所述的受磷槽a(10)和受磷槽b(20)的结构形状为圆锥底+筒体结构，圆锥底和筒体带有保温夹套，受磷槽a(10)和受磷槽b(20)的下端保温夹套分别连接有进水口a(13)和进水口b(23)，受磷槽a(10)和受磷槽b(20)的上端分别连接侧面出水口a(15)和侧面出水口b(25)，受磷槽a(10)的侧面出水口a(15)通过管道与受磷槽b(20)的进水管b(23)连接。

3.如权利要求1所述的气态磷洗涤装置，其特征在于：喷淋泵(30)的入水管位于隔板b(22)将受磷槽b(20)分割成两个区域的进料口b(26)所在的区域。