CN115164192A - 用于转化草甘膦母液的喷嘴及其使用方法 - Google Patents

用于转化草甘膦母液的喷嘴及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于转化草甘膦母液的喷嘴及其使用方法，其中草甘膦母液转化喷嘴包括从外而内依次同轴设置的外环喷头、中环喷头、内环喷头和中心喷头；上述喷头的出口端面均处于同一平面；外环喷头的内侧壁和中环喷头的外侧壁之间形成外环通道；中环喷头的内侧壁和内环喷头的外侧壁之间形成中环通道；内环喷头的内侧壁和中心喷头的外侧壁形成内环通道；中心喷头的内壁形成中心通道，旋流器设置于中心通道的内部。本发明喷嘴雾化效果好、无严重烧蚀、堵塞等问题，产品纯度高，节省原料，提高装置的运行效果，喷嘴使用寿命可达1年，节约空气用量30％，产品纯度提升2％，满足装置稳定运行的要求，提高装置运行效果。

Description

用于转化草甘膦母液的喷嘴及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种用于转化草甘膦母液的喷嘴及其使用方法。
背景技术
草甘膦是全球用量最大的除草剂，目前我国草甘膦年产量约45万吨。每生产1吨草甘膦约产生4～5吨有机废水，因此我国草甘膦废水年产量约180～225万吨。由于草甘膦废水中含有氯化钠和磷的混合物，并且生化性较差，用传统的污水处理技术处理成本较高。因此，目前现有的处理工艺是先蒸发结晶回收氯化钠，然后再通过高温定向转化，回收磷元素，得到焦磷酸钠产品。草甘膦废水通过氧化中和及蒸发结晶后的浓缩液为草甘膦母液。草甘膦母液的主要成分有草甘膦、增甘膦、甲基草甘膦、羟甲基草甘膦、甘氨酸、氯化钠和磷酸钠等。而草甘膦母液主要通过定向转化装置通过高温氧化(焚烧)，制成焦磷酸钠粗品，以实现对母液的资源化及无害化处理。焦磷酸粗品可经重结晶得到工业焦磷酸钠，亦可深加工得到正磷酸盐、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等多种磷酸盐产品。
雾化焚烧炉是草甘膦母液定向转化系统的核心装置，其主要功能是通过燃烧天然气和雾化后的草甘膦母液，将母液中的水分蒸发，将其中的有机物充分燃烧，并且将其中的焦磷酸钠回收。雾化焚烧炉布置有多个燃烧器喷口和多个母液雾化喷口。目前使用的燃烧器为集成式喷枪，以一支天然气燃烧枪和3支母液雾化枪为一组，天然气枪在中间，3支母液枪在周围以正三角形排列，紧围天然气枪。母液雾化枪为内混式喷枪，单支枪母液流量0.3m3/h左右，以0.27～0.28MPa压缩空气在枪内混合，然后通过小孔喷出产生雾化效果。在实际运行时，存在着喷嘴雾化效果较差、烧蚀严重和产品纯度较低等缺点。
因此，迫切需要雾化性能优良、长寿命的新型喷嘴来满足长周期稳定高效运行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的喷嘴雾化效果较差、烧蚀严重和产品纯度较低等问题的缺陷，提供用于转化草甘膦母液的喷嘴及其使用方法。
本发明通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明提供一种用于转化草甘膦母液的喷嘴，所述喷嘴包括从外而内依次同轴设置的外环喷头、中环喷头、内环喷头、中心喷头以及旋流器；所述外环喷头、所述中环喷头、所述内环喷头和所述中心喷头的出口端面均处于同一平面；
从外而内依次同轴设置的所述外环喷头的内侧壁和所述中环喷头的外侧壁之间形成外环通道；所述中环喷头的内侧壁和所述内环喷头的外侧壁之间形成中环通道；所述内环喷头的内侧壁和所述中心喷头的外侧壁形成内环通道；所述中心喷头的内壁围合形成中心通道；所述旋流器设置于所述中心通道的内部；
所述中心通道的收缩角a为0°-10°，所述内环喷头的收缩角b为10°-45°，所述中环喷头的收缩角c为45°-65°，所述外环喷头的收缩角d为65°-85°，且a<b<c<d。其中，所述中心通道的收缩角指的是所述中心喷头的内侧壁与所述混合出口部的出口端面的夹角；所述内环通道的收缩角指的是所述内环喷头的内侧壁与所述混合出口部的出口端面的夹角；所述中环喷头收缩角指的是所述中环喷头的内侧壁与所述混合出口部的出口端面的夹角；所述外环喷头的收缩角指的是所述外环喷头的内侧壁与所述混合出口部的出口端面的夹角。所述旋流器用于测量旋流数，所述旋流数反映所述转化喷嘴出口处流体的切向速度与轴向速度之比。
上述喷嘴中，较佳地，所述内环喷头的收缩角b为10°-30°，所述中环喷头的收缩角c为45°-50°，所述外环喷头的收缩角d为65°-70°。
上述喷嘴中，较佳地，所述内环喷头的收缩角b为15°-25°，所述中环喷头的收缩角c为47°-50°，所述外环喷头的收缩角d为68°-70°。
上述喷嘴中，较佳地，所述中心通道的收缩角a为10°，所述内环喷头的收缩角b为20°，所述中环喷头的收缩角c为60°，所述外环喷头的收缩角d为70°。
上述喷嘴中，所述内环通道和外环通道一般用于输送空气，所述中心通道一般用于输送草甘膦母液，所述中环通道一般用于输送燃气，所述燃气较佳地为每立方燃烧值为8000大卡的天然气。
本发明还提供一种上述喷嘴的使用方法，所述方法在使用时，所述草甘膦母液通入所述中心通道，空气通入所述内环通道和外环通道，燃气通入所述中环通道。
上述喷嘴使用方法中，将所述草甘膦母液预热至60-120℃后，然后再进入所述中心通道雾化。
上述喷嘴使用方法中，所述草甘膦母液通过中心通道喷出时的出口流速较佳地为1-10m/s；
上述喷嘴使用方法中，所述空气通入所述内环通道喷出时的出口流速为100-300m/s；
上述喷嘴使用方法中，所述燃气通入所述中环通道喷出时的出口流速为1-50m/s；
上述喷嘴使用方法中，所述空气通入所述外环通道喷出时的出口流速为30-100m/s；
上述喷嘴使用方法中，所述草甘膦母液通过中心通道喷出时的出口流速设置为6m/s；所述空气通入所述内环通道喷出时的出口流速设置为130m/s；所述燃气通入所述中环通道喷出时的出口流速设置为5m/s；所述空气通入所述外环通道喷出时的出口流速设置为50m/s。
上述喷嘴使用方法中，将中心通道的旋流数为0-6，但旋流数不为0。
上述喷嘴使用方法中，草甘膦母液的流量设置为1m3/h，旋流数S为1.0；空气通入内环通道的流量设置为200Nm3/h，空气通入外环通道的流量设置为1000Nm3/h，燃气的流量设置为30Nm3/h，旋流数设置为1。
上述喷嘴使用方法中，所述喷嘴的适用压力范围不大于10Mpa。
本发明中，各喷头的收缩角的含义是指的各喷头在截面视图中，喷头侧壁所围设形成的角度。
在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明喷嘴雾化效果好、无严重烧蚀、堵塞等问题，产品纯度较高，节省原料，可整体上提高装置的运行效果，喷嘴连续使用寿命可达1年，节约空气用量30％，产品纯度提升2％；草甘膦母液具有高COD、高磷含量、难降解、高生物毒性等特征，本发明的喷嘴通过外环喷头、中环喷头、内环喷头形成的燃气和空气组合，形成合理的高速气流和高温火焰区域，强化中心喷头的草甘膦母液快速完全雾化与反应，效果良好，完全满足装置长周期稳定高效运行的要求，大大提高了装置运行效果。
附图说明
图1为本发明的实施例1的喷嘴的结构示意图。
图2为本发明的实施例1的喷嘴的中心通道设置旋流器示意图。
附图标记说明：
中心通道 1
内环通道 2
中环通道 3
外环通道 4
中心喷头 5
内环喷头 6
中环喷头 7
外环喷头 8
旋流器 9
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
如图1和图2所示，中心喷头5的外收缩角α指的是中心喷头5的内侧壁与混合出口部的出口端面的夹角；内环喷头6的外收缩角β指的是内环喷头6的内侧壁与混合出口部的出口端面的夹角；中环喷头7的外收缩角γ指的是中环喷头7的内侧壁与混合出口部的出口端面的夹角；外环喷头8的外收缩角θ指的是外环喷头8的内侧壁与混合出口部的出口端面的夹角。
草甘膦母液基本成分如表1所示，
表1草甘膦母液基本成分
组分名称 比例％
草甘膦 5.5
增甘膦 12.5
甲基草甘膦 4.0
羟甲基草甘膦 2.0
甘氨酸 8.0
其他有机物 4.0
氯化钠 4.5
水 29.0
磷酸钠 30.5
表2实施例1的参数
Figure BDA0003789304320000051
Figure BDA0003789304320000061
实施例2～5
实施例2～5除了喷嘴的结构参数与实施例1不同之外(具体见表3)，其余的设备参数与反应条件均与实施例1相同。
表3实施例2～5的喷嘴结构参数
Figure BDA0003789304320000062
表4实施例1～5的试验效果
Figure BDA0003789304320000071
实施例6～9
实施例6～9除了喷嘴的使用过程中的各工艺参数与实施例1不同之外(具体见表5)，其余的设备参数与反应条件均与实施例1相同。
表5实施例6～9的喷嘴工艺参数
Figure BDA0003789304320000072
表6实施例1、6～9的试验效果
Figure BDA0003789304320000081
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种用于转化草甘膦母液的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴包括从外而内依次同轴设置的外环喷头、中环喷头、内环喷头、中心喷头以及旋流器；所述外环喷头、所述中环喷头、所述内环喷头和所述中心喷头的出口端面均处于同一平面；
从外而内依次同轴设置的所述外环喷头的内侧壁和所述中环喷头的外侧壁之间形成外环通道；所述中环喷头的内侧壁和所述内环喷头的外侧壁之间形成中环通道；所述内环喷头的内侧壁和所述中心喷头的外侧壁形成内环通道；所述中心喷头的内壁围合形成中心通道；所述旋流器设置于所述中心通道的内部；
所述中心通道的收缩角a为0°-10°，所述内环喷头的收缩角b为10°-45°，所述中环喷头的收缩角c为45°-65°，所述外环喷头的收缩角d为65°-85°，且a<b<c<d。
2.如权利要求1所述的用于转化草甘膦母液的喷嘴，其特征在于，所述内环喷头的收缩角b为10°-30°，所述中环喷头的收缩角c为45°-50°，所述外环喷头的收缩角d为65°-70°。
3.如权利要求2所述的用于转化草甘膦母液的喷嘴，其特征在于，所述内环喷头的收缩角b为15°-25°，所述中环喷头的收缩角c为47°-50°，所述外环喷头的收缩角d为68°-70°。
4.如权利要求1所述的用于转化草甘膦母液的喷嘴，其特征在于，所述中心通道的收缩角a为10°，所述内环喷头的收缩角b为20°，所述中环喷头的收缩角c为60°，所述外环喷头的收缩角d为70°。
5.一种用于转化草甘膦母液的喷嘴的使用方法，其特征在于，所述使用方法使用如权利要求1～4中任意一项所述的用于转化草甘膦母液的喷嘴，所述使用方法包括如下步骤：
S1，将所述草甘膦母液通入所述中心通道；
S2，将空气通入所述内环通道和外环通道；
S3，将燃气通入所述中环通道。
6.如权利要求4所述的用于转化草甘膦母液的喷嘴的使用方法，其特征在于，步骤S1为：
将所述草甘膦母液预热至60-120℃后，然后再进入所述中心通道雾化。
7.如权利要求5所述的草甘膦母液转化喷嘴的使用方法，其特征在于，所述草甘膦母液通过中心通道喷出时的出口流速为1-10m/s；
和/或，所述空气通入所述内环通道喷出时的出口流速为100-300m/s；
和/或，所述燃气通入所述中环通道喷出时的出口流速为1-50m/s；
和/或，所述空气通入所述外环通道喷出时的出口流速为30-100m/s。
8.如权利要求7所述的草甘膦母液转化喷嘴的使用方法，其特征在于，所述草甘膦母液通过中心通道喷出时的出口流速设置为6m/s；所述空气通入所述内环通道喷出时的出口流速设置为130m/s；所述燃气通入所述中环通道喷出时的出口流速设置为5m/s；所述空气通入所述外环通道喷出时的出口流速设置为50m/s。
9.如权利要求5所述的草甘膦母液转化喷嘴的使用方法，其特征在于，将中心通道的旋流数为0-6，但旋流数不为0。
10.如权利要求9所述的草甘膦母液转化喷嘴的使用方法，其特征在于，草甘膦母液的流量设置为1m3/h，旋流数S为1.0；空气通入内环通道的流量设置为200Nm3/h，空气通入外环通道的流量设置为1000Nm3/h，燃气的流量设置为30Nm3/h，旋流数设置为1。
11.如权利要求5所述的草甘膦母液转化喷嘴的使用方法，其特征在于，所述喷嘴的适用压力范围不大于10Mpa。
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