CN111689482A - 用于磷酸法活性炭生产的高效回收磷酸装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的是用于磷酸法活性炭生产的高效回收磷酸装置，其结构包括第一水泵、酸水储罐、第二水泵、喷淋罐、活性炭洗涤桶、A~E洗涤液循环桶、高浓度酸水回收罐、第三水泵；其中第一水泵的出水口连接酸水储罐的进水口，酸水储罐的出水口通过第二水泵连接喷淋罐的进水口，喷淋罐的混合料出口连接活性炭洗涤桶的混合料出口，活性炭洗涤桶的顶部连接第三水泵，底部同时连接A~E洗涤液循环桶，E洗涤液循环桶的底部连接高浓度酸水回收罐，第三水泵同时连接A洗涤液循环桶。本发明能够较好的控制活性炭的洗涤过程，达到高效洗涤、充分回收磷酸及活性炭，进而达到降低酸耗及减少活性炭流失的目的，从而显著减低成本。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种用于磷酸法活性炭生产的高效回收磷酸装置，属于化工领域中的活性炭生产工艺领域。
背景技术
活性炭因其具有巨大的比表面积和发达的孔隙结构，使其具有极强的吸附性能，同时活性炭化学及物理性能十分稳定，一般情况下不溶解于强酸或强碱，在酸、碱性环境中仍能保持良好的稳定性和吸附性能，所以活性炭是迄今为止，在许多领域尚未发现有成熟替代品的优良吸附剂，广泛应用于军工、发酵、生物制药业、合成化工业、环保产业等的脱色精制、除味提纯等工序，采用活性炭净化处理工艺普遍存在效果好，作用快捷、操作简便、无副作用、价格低廉等优点。
磷酸法活性炭具有发达的中大孔（相对于物理法活性炭），主要用于液相净化、提纯工艺。磷酸在活性炭生产中作为活化剂，促进浸润、脱水、水解、芳构化等，并与糖类分子发生交联作用。经过活化炉活化后的活性炭含有较高量的磷酸，需要将其洗涤回收磷酸，再将回收磷酸循环利用，在洗涤过程中活性炭的流失量较大，影响磷酸法活性炭的最终产能，磷酸的回收效率也较低，需要不断添加磷酸进行大量补足，进一步提高了生产成本；同时，生产和洗涤过程中产生的有害气体也会造成严重的环境污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术所存在的上述缺陷，提出一种用于磷酸法活性炭生产的高效回收磷酸装置，整体提升回收磷酸装置系统，降低酸耗，减少生产成本，减少排放。
本发明的技术解决方案：用于磷酸法活性炭生产的高效回收磷酸装置，其结构包括第一水泵、酸水储罐、第二水泵、喷淋罐、活性炭洗涤桶、A洗涤液循环桶、B洗涤液循环桶、C洗涤液循环桶、D洗涤液循环桶、E洗涤液循环桶、高浓度酸水回收罐、第三水泵；其中第一水泵的出水口连接酸水储罐的进水口，酸水储罐的出水口通过第二水泵连接喷淋罐的进水口，喷淋罐的混合料出口连接活性炭洗涤桶的混合料出口，活性炭洗涤桶的顶部连接第三水泵，底部同时连接A洗涤液循环桶、B洗涤液循环桶、C洗涤液循环桶、D洗涤液循环桶和E洗涤液循环桶，E洗涤液循环桶的底部连接高浓度酸水回收罐，第三水泵同时连接A洗涤液循环桶、B洗涤液循环桶和C洗涤液循环桶，第一水泵同时连接D洗涤液循环桶。
进一步的，所述的第一水泵与酸水储罐连接的管道上装有阀门；所述的酸水储罐的进水口设有22～27°Bé的磷酸进口，出水口设有22～27°Bé的磷酸出口并设有阀门；所述的喷淋罐的顶部设有第一搅拌器，活性炭进口和烟气出口并列设于第一搅拌器的一侧，喷淋罐的侧面设有与活性炭洗涤桶相连接的混合料出口；
进一步的，所述的活性炭洗涤桶的顶部设有第二搅拌器，第二搅拌器的两侧分别设有梯度酸进口和热水进口，其中梯度酸进口的下方侧壁上设有开口，梯度酸进口通过管道连接第三水泵；活性炭洗涤桶的内部下侧设有30～60目的第一滤网，第一滤网下方的活性炭洗涤桶底部设有活性炭料浆出口和洗涤液出口并均设有阀门，洗涤液出口同时分别与A洗涤液循环桶、B洗涤液循环桶、C洗涤液循环桶、D洗涤液循环桶和E洗涤液循环桶的顶部相连接，连接处均设有阀门。
进一步的，所述的A洗涤液循环桶、B洗涤液循环桶、C洗涤液循环桶、D洗涤液循环桶和E洗涤液循环桶直接依次两两相连，其相邻的管道连接处均设有阀门，每个洗涤液循环桶底部的出水口也设有阀门；其中A洗涤液循环桶的侧面设有管道连接口，E洗涤液循环桶的内部上侧设有200～320目的第二滤网，E洗涤液循环桶的底部出水口连接高浓度酸水回收罐；所述的高浓度酸水回收罐的侧面分别设有硫酸进口、酸水出口和悬浊液出口，均设有阀门。
该装置高效回收磷酸的具体步骤如下：
1）首先将D洗涤液循环桶中的22～27°Bé的回收磷酸溶液，通过第一水泵打入酸水储罐，经过第二水泵再将22～27°Bé的回收磷酸溶液打入喷淋罐中，在第一搅拌器的作用下与活性炭混合，混合过程中的烟气通过烟气出口排出；
2）混合均匀后，混合物料经过喷淋罐的混合料出口进入活性炭洗涤桶中，此时活性炭洗涤桶下部的活性炭料浆出口阀门处于关闭状态，A洗涤液循环桶、B洗涤液循环桶、C洗涤液循环桶、D洗涤液循环桶与洗涤液出口管道上相连的阀门均处于关闭状态，各洗涤液循环桶之间管道上的阀门均处于关闭状态，A洗涤液循环桶中的管道连接口上的阀门处于关闭状态，而E洗涤液循环桶与洗涤液出口管道上相连的阀门以及洗涤液出口阀门处于打开状态；这样活性炭洗涤桶的混合物料在第一滤网的作用下将其中的酸水（32～38°Bé）以及颗粒较小的活性炭流入E洗涤液循环桶，在E洗涤液循环桶中通过第二滤网回收颗粒较小的活性炭，而酸水则打入高浓度酸水回收罐；
3）依次用各洗涤液循环桶回收的稀酸梯度液浸洗回收磷酸，并启动第二搅拌器，防止活性炭在活性炭洗涤桶内结饼，稀酸梯度液浓度分别为13～20°Bé及5～10°Bé，随后通过热水进口的热水洗涤，再次回收后浓度分别增加为22～27°Bé、13～20°Bé、5～10°Bé，最后打开活性炭料浆出口的阀门，关闭洗涤液出口的阀门，通过开口采用热水将活性炭冲走并清洗活性炭洗涤桶，以备循环回收磷酸。
与现有技术相比，本发明能够较好的控制活性炭的洗涤过程，达到高效洗涤、充分回收磷酸及活性炭，进而达到降低酸耗及减少活性炭流失的目的，从而显著减低成本。
附图说明
附图1是本发明用于磷酸法活性炭生产的高效回收磷酸装置结构示意图。
图中1是第一水泵，2是阀门，3是管道，4是22～27°Bé的磷酸进口，5是酸水储罐，6是22～27°Bé的磷酸出口，7是第二水泵，8是喷淋罐，9是第一搅拌器，10是活性炭进口，11是烟气出口，12是第二搅拌器，13是活性炭洗涤桶，14是梯度酸进口，15是热水进口，16是活性炭料浆出口，17是混合料出口，18是第一滤网，19是洗涤液出口，20是开口，21是管道连接口，22是A洗涤液循环桶，23是B洗涤液循环桶，24是C洗涤液循环桶，25是D洗涤液循环桶，26是E洗涤液循环桶，27是第二滤网，28是酸水出口，29是悬浊液出口，30是高浓度酸水回收罐，31是硫酸进口，32是第三水泵。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”“纵向”“横向”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本发明中的“连接”若无特殊说明，一般指通过管道连接。
如图1所示的用于磷酸法活性炭生产的高效回收磷酸装置，其结构包括第一水泵1、酸水储罐5、第二水泵7、喷淋罐8、活性炭洗涤桶13、A洗涤液循环桶22、B洗涤液循环桶23、C洗涤液循环桶24、D洗涤液循环桶25、E洗涤液循环桶26、高浓度酸水回收罐30、第三水泵32；其中第一水泵1的出水口连接酸水储罐5的进水口，酸水储罐5的出水口通过第二水泵7连接喷淋罐8的进水口，喷淋罐8的混合料出口连接活性炭洗涤桶13的混合料出口，活性炭洗涤桶13的顶部连接第三水泵32，底部同时连接A洗涤液循环桶22、B洗涤液循环桶23、C洗涤液循环桶24、D洗涤液循环桶25和E洗涤液循环桶26，E洗涤液循环桶26的底部连接高浓度酸水回收罐30，第三水泵32同时连接A洗涤液循环桶22、B洗涤液循环桶23和C洗涤液循环桶24，第一水泵1同时连接D洗涤液循环桶25。
所述的第一水泵1与酸水储罐5连接的管道上装有阀门2。
所述的酸水储罐5的进水口设有22～27°Bé的磷酸进口4，出水口设有22～27°Bé的磷酸出口6并设有阀门。
所述的喷淋罐8的顶部设有第一搅拌器9，活性炭进口10和烟气出口11并列设于第一搅拌器9的一侧，喷淋罐8的侧面设有与活性炭洗涤桶13相连接的混合料出口17。
所述的活性炭洗涤桶13的顶部设有第二搅拌器12，第二搅拌器12的两侧分别设有梯度酸进口14和热水进口15，其中梯度酸进口14的下方侧壁上设有开口20，梯度酸进口14通过管道连接第三水泵32；活性炭洗涤桶13的内部下侧设有30～60目的第一滤网18，第一滤网18下方的活性炭洗涤桶13底部设有活性炭料浆出口16和洗涤液出口19并均设有阀门，洗涤液出口19同时分别与A洗涤液循环桶22、B洗涤液循环桶23、C洗涤液循环桶24、D洗涤液循环桶25和E洗涤液循环桶26的顶部相连接，连接处均设有阀门。
所述的A洗涤液循环桶22、B洗涤液循环桶23、C洗涤液循环桶24、D洗涤液循环桶25和E洗涤液循环桶26直接依次两两相连，其相邻的管道连接处均设有阀门，每个洗涤液循环桶底部的出水口也设有阀门；其中A洗涤液循环桶22的侧面设有管道连接口21，E洗涤液循环桶26的内部上侧设有200～320目的第二滤网27，E洗涤液循环桶26的底部出水口连接高浓度酸水回收罐30。
所述的高浓度酸水回收罐30的侧面分别设有硫酸进口31、酸水出口28和悬浊液出口29，均设有阀门。
所述的酸水储罐5、喷淋罐8、第一搅拌器9、活性炭洗涤桶13、第二搅拌器12、高浓度酸水回收罐30均为不锈钢材料，A洗涤液循环桶22、B洗涤液循环桶23、C洗涤液循环桶24、D洗涤液循环桶25、E洗涤液循环桶26及所有连接管道均为PVC材料；其中，活性炭洗涤桶13的直径为1.5～2.0米，高度为2.5～3.0米；A~E洗涤液循环桶的体积为6～15立方米，酸水储罐5的体积为10～15立方米，喷淋罐8的体积为6～10立方米，活性炭料浆出口16的直径为0.2～0.4米。
所述的第一水泵1、第二水泵7和第三水泵32均为耐酸自吸泵，其功率均为2～5千瓦；所述的第一搅拌器9的转速为20～30r/min，第二搅拌器12的转速为10～15r/min。
所述的A洗涤液循环桶22为备用桶，B洗涤液循环桶23的酸浓度为5～10°Bé，C洗涤液循环桶24的酸浓度为13～20°Bé，D洗涤液循环桶25的酸浓度为22～27°Bé，E洗涤液循环桶26的酸浓度为32～38°Bé。
本发明用于磷酸法活性炭生产的高效回收磷酸装置的回收磷酸步骤如下：
1）首先将D洗涤液循环桶25中的22～27°Bé的回收磷酸溶液，通过第一水泵1打入酸水储罐5，经过第二水泵7再将22～27°Bé的回收磷酸溶液打入喷淋罐8中，在第一搅拌器9的作用下与活性炭混合，混合过程中的烟气通过烟气出口11排出；
2）混合均匀后，混合物料经过喷淋罐的混合料出口17进入活性炭洗涤桶13中，此时活性炭洗涤桶13下部的活性炭料浆出口16阀门处于关闭状态，A洗涤液循环桶22、B洗涤液循环桶23、C洗涤液循环桶24、D洗涤液循环桶25与洗涤液出口19管道上相连的阀门均处于关闭状态，各洗涤液循环桶之间管道上的阀门均处于关闭状态，A洗涤液循环桶中的管道连接口21上的阀门处于关闭状态，而E洗涤液循环桶26与洗涤液出口管道上相连的阀门以及洗涤液出口阀门处于打开状态；这样活性炭洗涤桶13的混合物料在第一滤网18的作用下将其中的酸水32～38°Bé以及颗粒较小的活性炭流入E洗涤液循环桶26，在E洗涤液循环桶26中通过第二滤网27回收颗粒较小的活性炭，而酸水（32～38°Bé）则打入高浓度酸水回收罐30；
3）依次用各洗涤液循环桶回收的稀酸梯度液浸洗回收磷酸，并启动第二搅拌器12，防止活性炭在活性炭洗涤桶13内结饼，稀酸梯度液浓度分别为13～20°Bé及5～10°Bé，随后通过热水进口15的热水（0°Bé）洗涤，再次回收后浓度分别增加为22～27°Bé、13～20°Bé、5～10°Bé，最后打开活性炭料浆出口16的阀门，关闭洗涤液出口19的阀门，通过开口20采用热水将活性炭冲走并清洗活性炭洗涤桶13，以备循环回收磷酸。
以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的保护范围，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.用于磷酸法活性炭生产的高效回收磷酸装置，其特征是包括第一水泵（1）、酸水储罐（5）、第二水泵（7）、喷淋罐（8）、活性炭洗涤桶（13）、A洗涤液循环桶（22）、B洗涤液循环桶（23）、C洗涤液循环桶（24）、D洗涤液循环桶（25）、E洗涤液循环桶（26）、高浓度酸水回收罐（30）、第三水泵（32）；其中第一水泵（1）的出水口连接酸水储罐（5）的进水口，酸水储罐（5）的出水口通过第二水泵（7）连接喷淋罐（8）的进水口，喷淋罐（8）的混合料出口连接活性炭洗涤桶（13）的混合料出口，活性炭洗涤桶（13）的顶部连接第三水泵（32），底部同时连接A洗涤液循环桶（22）、B洗涤液循环桶（23）、C洗涤液循环桶（24）、D洗涤液循环桶（25）和E洗涤液循环桶（26），E洗涤液循环桶（26）的底部连接高浓度酸水回收罐（30），第三水泵（32）同时连接A洗涤液循环桶（22）、B洗涤液循环桶（23）和C洗涤液循环桶（24），第一水泵（1）同时连接D洗涤液循环桶（25）；
所述的第一水泵（1）与酸水储罐（5）连接的管道上装有阀门（2）；
所述的酸水储罐（5）的进水口设有22～27°Bé的磷酸进口（4），出水口设有22～27°Bé的磷酸出口（6）并设有阀门；
所述的喷淋罐（8）的顶部设有第一搅拌器（9），活性炭进口（10）和烟气出口（11）并列设于第一搅拌器（9）的一侧，喷淋罐（8）的侧面设有与活性炭洗涤桶（13）相连接的混合料出口（17）；
所述的活性炭洗涤桶（13）的顶部设有第二搅拌器（12），第二搅拌器（12）的两侧分别设有梯度酸进口（14）和热水进口（15），其中梯度酸进口（14）的下方侧壁上设有开口（20），梯度酸进口（14）通过管道连接第三水泵（32）；活性炭洗涤桶（13）的内部下侧设有30～60目的第一滤网（18），第一滤网（18）下方的活性炭洗涤桶（13）底部设有活性炭料浆出口（16）和洗涤液出口（19）并均设有阀门，洗涤液出口（19）同时分别与A洗涤液循环桶（22）、B洗涤液循环桶（23）、C洗涤液循环桶（24）、D洗涤液循环桶（25）和E洗涤液循环桶（26）的顶部相连接，连接处均设有阀门；
所述的A洗涤液循环桶（22）、B洗涤液循环桶（23）、C洗涤液循环桶（24）、D洗涤液循环桶（25）和E洗涤液循环桶（26）直接依次两两相连，其相邻的管道连接处均设有阀门，每个洗涤液循环桶底部的出水口也设有阀门；其中A洗涤液循环桶（22）的侧面设有管道连接口（21），E洗涤液循环桶（26）的内部上侧设有200～320目的第二滤网（27），E洗涤液循环桶（26）的底部出水口连接高浓度酸水回收罐（30）；
所述的高浓度酸水回收罐（30）的侧面分别设有硫酸进口（31）、酸水出口（28）和悬浊液出口（29），均设有阀门。
2.根据权利要求1所述的用于磷酸法活性炭生产的高效回收磷酸装置，其特征是所述的酸水储罐（5）、喷淋罐（8）、第一搅拌器（9）、活性炭洗涤桶（13）、第二搅拌器（12）、高浓度酸水回收罐（30）均为不锈钢材料，A洗涤液循环桶（22）、B洗涤液循环桶（23）、C洗涤液循环桶（24）、D洗涤液循环桶（25）、E洗涤液循环桶（26）及所有连接管道均为PVC材料。
3.根据权利要求1所述的用于磷酸法活性炭生产的高效回收磷酸装置，其特征是所述的活性炭洗涤桶（13）的直径为1.5～2.0米，高度为2.5～3.0米；A~E洗涤液循环桶的体积为6～15立方米，酸水储罐（5）的体积为10～15立方米，喷淋罐（8）的体积为6～10立方米，活性炭料浆出口（16）的直径为0.2～0.4米。
4.根据权利要求1所述的用于磷酸法活性炭生产的高效回收磷酸装置，其特征是所述的第一水泵（1）、第二水泵（7）和第三水泵（32）均为耐酸自吸泵，其功率均为2～5千瓦。
5.根据权利要求1所述的用于磷酸法活性炭生产的高效回收磷酸装置，其特征是所述的第一搅拌器（9）的转速为20～30r/min，第二搅拌器（12）的转速为10～15r/min。
6.根据权利要求1所述的用于磷酸法活性炭生产的高效回收磷酸装置，其特征是所述的A洗涤液循环桶（22）为备用桶，B洗涤液循环桶（23）的酸浓度为5～10°Bé，C洗涤液循环桶（24）的酸浓度为13～20°Bé，D洗涤液循环桶（25）的酸浓度为22～27°Bé，E洗涤液循环桶（26）的酸浓度为32～38°Bé。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的用于磷酸法活性炭生产的高效回收磷酸装置，其特征是该装置高效回收磷酸的具体步骤如下：
1）首先将D洗涤液循环桶（25）中的22～27°Bé的回收磷酸溶液，通过第一水泵（1）打入酸水储罐（5），经过第二水泵（7）再将22～27°Bé的回收磷酸溶液打入喷淋罐（8）中，在第一搅拌器（9）的作用下与活性炭混合，混合过程中的烟气通过烟气出口（11）排出；
2）混合均匀后，混合物料经过喷淋罐的混合料出口（17）进入活性炭洗涤桶（13）中，此时活性炭洗涤桶（13）下部的活性炭料浆出口（16）阀门处于关闭状态，A洗涤液循环桶（22）、B洗涤液循环桶（23）、C洗涤液循环桶（24）、D洗涤液循环桶（25）与洗涤液出口（19）管道上相连的阀门均处于关闭状态，各洗涤液循环桶之间管道上的阀门均处于关闭状态，A洗涤液循环桶中的管道连接口（21）上的阀门处于关闭状态，而E洗涤液循环桶（26）与洗涤液出口管道上相连的阀门以及洗涤液出口阀门处于打开状态；这样活性炭洗涤桶（13）的混合物料在第一滤网（18）的作用下将其中的酸水（32～38°Bé）以及颗粒较小的活性炭流入E洗涤液循环桶（26），在E洗涤液循环桶（26）中通过第二滤网（27）回收颗粒较小的活性炭，而酸水则打入高浓度酸水回收罐（30）；
3）依次用各洗涤液循环桶回收的稀酸梯度液浸洗回收磷酸，并启动第二搅拌器（12），防止活性炭在活性炭洗涤桶（13）内结饼，稀酸梯度液浓度分别为13～20°Bé及5～10°Bé，随后通过热水进口（15）的热水洗涤，再次回收后浓度分别增加为22～27°Bé、13～20°Bé、5～10°Bé，最后打开活性炭料浆出口（16）的阀门，关闭洗涤液出口（19）的阀门，通过开口（20）采用热水将活性炭冲走并清洗活性炭洗涤桶（13），以备循环回收磷酸。
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