CN117923447A - 一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法及其装置，涉及饲料级磷酸氢钙的技术领域。将碳酸钙乳液与磷酸按照体积比送入串级式反应釜中，串级式反应釜包括依次串联设置的至少二个反应釜，向反应釜内通过蒸汽，设定各反应釜内水分含量值，当反应料浆中水分含量达到设定值时，反应料浆送入下一个反应釜中；在串级式反应釜中反应结束的反应料浆，与来自返料系统的返料按照质量比在造粒机中进行混合造粒；从造粒机出来后的物料进入干燥机中经干燥筛分后打包。通过串级式反应釜的设计并结合水分控制，将磷酸氢钙晶体的反应成核过程和晶体长大的过程分开控制，提高了磷酸的转化率，提高产品的质量与稳定性，实现连续生产。
Description
技术领域
本发明涉及饲料级磷酸氢钙的技术领域，具体涉及一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法及其装置。
背景技术
磷酸氢钙是饲料工业中的重要原材料之一，它对动物的骨骼生长和代谢起着关键作用。饲料级磷酸氢钙的质量对畜牧养殖业的发展和动物健康具有重要影响。随着饲料行业的不断壮大和技术的进步，对高质量、高效率的饲料级磷酸氢钙需求日益增加。为满足市场需求，传统的磷酸氢钙生产工艺面临一系列挑战。CN108046228A公开了一种高纯度磷酸氢钙的制备方法，将磷酸溶液与氢氧化钙悬浊液放入反应釜中生产磷酸氢钙溶液，干燥造粒筛分得到颗粒状的磷酸氢钙，属于间歇式生产，效率低下，无法满足市场对于饲料级磷酸氢钙的产量需求。CN103496685A公开了一种连续生产饲料级磷酸氢钙的方法，具体步骤为使用盐酸分解磷矿，得到溶液1加入碳酸钙浆反应过滤洗涤，滤饼作为肥料级磷酸氢钙，滤液溶液2中加入碳酸钙浆及石灰乳反应过滤洗涤，滤饼作为饲料级磷酸氢钙，滤液溶液3加入石灰乳回收氯化钙。虽然过程中是连续生产，但产物各有不同，且流程步骤多工艺复杂。
因此，亟需开发一种新的工艺，既能实现连续化生产颗粒状饲料级磷酸氢钙，又能提高饲料级磷酸氢钙的生产效率和质量，降低成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法及其装置，解决现有工艺流程复杂、生产效率低下的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法，包括如下步骤：
S1.碳酸钙储存罐中的碳酸钙粉末和储水罐中的水按照设定质量比送入碳酸钙乳液槽中进行搅拌混合，制得碳酸钙乳液；
S2.将碳酸钙乳液槽的碳酸钙乳液与磷酸罐中的磷酸按照体积比送入串级式反应釜中，串级式反应釜包括依次串联设置的至少二个反应釜，向反应釜内通过蒸汽，并在反应釜内设置水分监测装置，设定各反应釜内水分含量值，当反应料浆中水分含量达到设定值时，反应料浆送入下一个反应釜中；
S3.在串级式反应釜中反应结束的反应料浆，与来自返料系统的返料按照质量比在造粒机中进行混合造粒；
S4.从造粒机出来后的物料进入干燥机中经干燥后，进入筛分装置中筛分，筛分后的合格物料进行打包，不合格的大颗粒进行破碎，不合格的小颗粒作为返料进入返料系统。
更进一步的技术方案是所述步骤S1中碳酸钙粉末的细度为200～230目，碳酸钙粉末与水的质量比为0.65～0.68:1。
碳酸钙粉末细度影响反应过程，碳酸钙粉末的细度越小，与磷酸接触面积越大，反应越快、越完全，同时也会降低反应过程中生成的硫酸钙对反应的影响，从而提高CaCO3转化率，但是碳酸钙粉末的细度过小，则会增加生产成本。
更进一步的技术方案是所述步骤S2中磷酸中P2O5含量为50～53wt%，MER值≤0.085；碳酸钙乳液与磷酸的体积比为0.55～0.65:1。
碳酸钙乳液与磷酸的比例越高，碳酸钙乳液与磷酸的反应就越充分，反应浆料物性越好，更有利于钙的转化，游离酸的减少，浆料粘度降低，从而稳定浆料物性，较好控制产品粒度，但是碳酸钙乳液与磷酸的比例过高，则会增加浆料的黏度，降低浆料的流动性，反而会影响生产的进行。
更进一步的技术方案是所述串级式反应釜为串联设置的2～3个反应釜。
更进一步的技术方案是所述串级式反应釜为串联设置的2个反应釜，第一反应釜中搅拌的速度为90～100r/min，蒸汽量为0.8～1t/h，反应温度为80～95℃，水分含量值设定为39%～45%；第二反应釜中搅拌的速度为80～90r/min，蒸汽量为0.5～0.8t/h，反应温度为85～105℃，水分含量值设定为30%～33%。
当浆料中的水分下降到第一反应釜中设定的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值后，反应浆料基本完成初始的反应成核的过程，而后反应速率开始变的缓慢，所以需要将浆料转移到第二反应釜中继续进行晶体长大的反应过程，在晶体长大的过程中，浆料中的游离水不断地与生产的磷酸氢钙结合，变成结晶水，进而浆料的游离水含量逐渐降低，浆料的黏度变大，通过调控蒸汽量和搅拌速率，增进浆料的进一步反应，保证浆料的流动性；同时第一反应釜中不断地继续加料反应，进而实现连续生产。
更进一步的技术方案是所述串级式反应釜为串联设置的3个反应釜，第一反应釜中搅拌的速度为90～100r/min，蒸汽量为0.8～1t/h，反应温度为80～95℃，水分含量值设定为39%～45%；第二反应釜中搅拌的速度为80～90r/min，蒸汽量为0.5～0.8t/h，反应温度为85～105℃，水分含量值设定为33%～37%；第三反应釜中搅拌的速度为80～90r/min，蒸汽量为0.5～0.8t/h，反应温度为85～105℃，水分含量值设定为30%～33%。
更进一步的技术方案是所述步骤S3中反应料浆与返料的质量比为6.5～7:1，返料中粒径为0.2～1.0mm的含量≥70%。
更进一步的技术方案是所述步骤S4中干燥温度为85～105℃；所述筛分装置中一级筛为16目筛，二级筛为24目筛。
更进一步的技术方案是所述方法使用的串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的装置包括控制系统、碳酸钙储存罐和储水罐、磷酸罐，碳酸钙通过螺旋输送机与碳酸钙乳液槽进料口连接，储水罐通过阀门、流量计与碳酸钙乳液槽进料口连接，碳酸钙乳液槽中设置有搅拌装置；碳酸钙乳液槽出料口、磷酸罐出料口分别通过离心泵与串级式反应釜连接，串级式反应釜出料口与造粒机连接，造粒机出料口与干燥机连接，干燥机通过输送皮带、提升机与筛分装置连接，筛分装置粗料口依次与破碎机、筛分装置进料口连接，筛分装置细料口通过输送皮带、提升机与造粒机返料入口连接，筛分装置合格料口通过成品计量称、冷却装置与包装装置连接。
更进一步的技术方案是所述反应釜顶部设置有碳酸钙乳液进料口、磷酸进料口和驱动电机，驱动电机输出端与反应釜内部的搅拌装置连接，反应釜中部和底部设置有蒸汽管，反应釜内部还设置有在线微波液体水分仪、温度传感器，在线微波液体水分仪、温度传感器、驱动电机与控制系统信号连接。
反应原理：磷酸与碳酸钙乳液反应如图1所示，反应物H3PO4（包含H+）从液相主体透过液膜向CaCO3颗粒表面扩散，反应物H3PO4继续扩散通过CaCO3固体膜，在CaCO3有效表面反应，生成的一部分产物使固体膜增厚，一部分可溶性产物通过固体膜和液体膜扩散到主体液相中去。外扩散是在固体表层液膜中的扩散，内扩散是物质在固体颗粒内的扩散，过程相对较慢。此外，磷酸和碳酸钙反应生成磷酸氢钙，该反应为酸碱中和反应，反应速度较快，磷酸氢钙微溶于水，快速生成的大量的粒度极细的磷酸氢钙晶体。大颗粒磷酸氢钙的合成包括反应成核和颗粒结晶长大两个过程同时发生、同时完成的动力学过程。由于晶体生长通常较慢，而利于反应成核的因素一般不利于颗粒长大所以整个反应前期较快，但是随着反应的进行，反应速率减缓。通过串级式反应釜的设计并结合水分控制，将磷酸氢钙晶体的反应成核过程和晶体长大的过程分开控制，通过蒸汽和搅拌的多重作用力，增大浆料的流动性，增加磷酸与碳酸钙的接触几率，提高了磷酸的转化率，减少产品中残留的未参与反应的磷酸的含量，提高产品的质量，与产品质量的稳定性，同时实现连续生产的目的，提高生产效率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.通过串级式反应釜的设计并结合水分控制，将磷酸氢钙晶体的反应成核过程和晶体长大的过程分开控制，通过蒸汽和搅拌的多重作用力，增大浆料的流动性，增加磷酸与碳酸钙的接触几率，提高了磷酸的转化率，减少产品中残留的未参与反应的磷酸的含量，提高产品的质量，与产品质量的稳定性，同时实现连续生产的目的。
2.本发明通过串级式反应釜工艺的实施，实现了成本和能源效益的改进，新工艺的实施使得生产效率提高，日产量可提高130%，从而降低生产时长，减少能耗消耗，进而降低了生产成本；通过在线监测水分和控制系统，能够更有效地利用能源，减少了能源的浪费，有利于可持续发展。
附图说明
图1为磷酸与碳酸钙反应的原理示意图。
图2 为本发明实施例1的生产工艺框架图。
图3为本发明实施例3的生产工艺框架图。
图4为本发明的装置结构示意图。
图中：1-碳酸钙储存罐，2-储水罐，3-磷酸罐，4-碳酸钙乳液槽，5-串级式反应釜，6-造粒机，7-干燥机，8-筛分装置，9-破碎机，10-成品计量称，11-冷却装置，12-包装装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法，具体包括以下步骤：
S1、碳酸钙储存罐中的细度为200-230目，纯度为≥98%碳酸钙粉末经过螺旋输送机（变频调速）输送至碳酸钙乳液槽，同时储水罐中的水通过离心泵、气动调节阀、流量计按照设定的碳酸钙粉末与水的质量比为0.62:1进行计量后进入碳酸钙乳液槽，碳酸钙粉末和水在碳酸钙乳液槽中进行搅拌混合，制得碳酸钙乳液。
S2、将碳酸钙乳液槽中的碳酸钙乳液与磷酸罐中的P2O5含量为48 wt%，MER值≤0.085的磷酸按照0.55:1的体积比流入串级式反应釜中，所述串级式反应釜包括有2个反应釜，每个反应釜由WKT-L-50ZS型在线微波液体水分仪在线实时监控反应釜中的浆料的水分。
设定第一反应釜中磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值为45%，第一反应釜中的搅拌的速度为100 r/min，蒸汽量为0.8 t/h，反应温度为80 ℃。当浆料的水分低于第一反应釜中设定的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值45%时，第一反应釜中的浆料经过离心泵输送到第二反应釜中继续反应，第二反应釜中的搅拌的速度为90 r/min，蒸汽量为0.6 t/h，反应温度为105 ℃。设定第二反应釜中的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值为33%，当浆料中的水分含量低于第二反应釜中设定的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值33%时，第二反应釜中的浆料经过离心泵输送到反应造粒机中。
S3、浆料在串级式反应釜中反应结束，与来自返料系统的粒径为0.2-1.0 mm的返料含量≥70%的返料按照6.5:1的质量比在反应造粒机中进行反应混合造粒；
S4、从反应造粒机出来的颗粒进入滚筒式干燥机，在105 ℃条件下进行干燥约15分钟，出口物料水分1-2%；
S5、干燥后的颗粒进入筛分破碎系统，所述筛分为多级筛，不能过16目筛的颗粒经过再次破碎后进入返料系统，过16目筛不能过24目筛的颗粒进行称重、冷却、打包，过24目筛的颗粒进入返料系统。
实施例2
一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法，具体包括以下步骤：
S1、碳酸钙储存罐中的细度为200-230目，纯度为≥98%碳酸钙粉末经过螺旋输送机（变频调速）输送至碳酸钙乳液槽，同时储水罐中的水通过离心泵，气动调节阀、流量计按照设定的碳酸钙粉末与水的质量比为0.65:1进行计量后进入碳酸钙乳液槽，碳酸钙和水在碳酸钙乳液槽中进行搅拌混合，制得碳酸钙乳液。
S2、将碳酸钙乳液槽中的碳酸钙乳液与磷酸罐中的P2O5含量为50 wt%，MER值≤0.085的磷酸按照0.60:1的体积比流入串级式反应釜中，所述串级式反应釜包括有2个反应釜，每个反应釜由WKT-L-50ZS型在线微波液体水分仪在线实时监控反应釜中的浆料的水分。
设定第一反应釜中的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值为42%，第一反应釜中的搅拌的速度为100 r/min，蒸汽量为0.8 t/h，反应温度为90 ℃。当浆料的水分低于第一反应釜中设定的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值42%时，第一反应釜中的浆料经过离心泵和气动调节阀输送到第二反应釜中继续反应，第二反应釜中的搅拌的速度为80 r/min，蒸汽量为0.6 t/h，反应温度为105 ℃。设定第二反应釜中的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值为32%，当浆料中的水分含量低于第二反应釜中设定的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值32%时，第二反应釜中的浆料经过离心泵和气动调节阀输送到反应造粒机中。
S3、浆料在串级式反应釜中反应结束，与来自返料系统的粒径为0.2-1.0 mm的返料含量≥70%的返料按照6.5:1的质量比在反应造粒机中进行反应混合造粒。
S4、从反应造粒机出来的颗粒进入滚筒式干燥机，在105 ℃条件下进行干燥约15分钟，出口物料水分1-2%；
S5、干燥后的颗粒进入筛分破碎系统，所述筛分为多级筛，不能过16目筛的颗粒经过再次破碎后进入返料系统，过16目筛不能过24目筛的颗粒进行称重、冷却、打包，过24目筛的颗粒进入返料系统。
实施例3
一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法，具体包括以下步骤：
S1、碳酸钙储存罐中的细度为200-230目，纯度为≥98%碳酸钙粉末经过螺旋输送机（变频调速）输送至碳酸钙乳液槽，同时储水罐中的水按照通过离心泵、气动调节阀、流量计按照设定碳酸钙与水的质量比为0.68:1进行计量后进入碳酸钙乳液槽，碳酸钙和水在碳酸钙乳液槽中进行搅拌混合，制得碳酸钙乳液。
S2、将碳酸钙乳液槽中的碳酸钙乳液与磷酸罐中的P2O5含量为53 wt%，MER值≤0.085的磷酸按照0.65:1的体积比流入串级式反应釜中。所述串级式反应釜包括有3个反应釜，每个反应釜由WKT-L-50ZS型在线微波液体水分仪在线实时监控反应釜中的浆料的水分。
设定第一反应釜中的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值为39%，第一反应釜中的搅拌的速度为100 r/min，蒸汽量为1 t/h，反应温度为95 ℃。当浆料的水分低于第一反应釜中设定的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值39%时，第一反应釜中的浆料经过离心泵和气动调节阀输送到第二反应釜中继续反应，第二反应釜中的搅拌的速度为90 r/min，蒸汽量为0.8 t/h，反应温度为100 ℃。
设定第二反应釜中的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值为33%，当浆料中的水分含量低于第二反应釜中设定的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值33%时，第二反应釜中的浆料经过离心泵和气动调节阀输送到第三反应釜中。设定第三反应釜中的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值为30%，第三反应釜中的搅拌的速度为90r/min，蒸汽量为0.8 t/h，反应温度为100 ℃，当浆料中的水分含量低于第三反应釜中设定的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值30%时，第三反应釜中的浆料经过离心泵和气动调节阀输送到反应造粒机中。
S3、浆料在串级式反应釜中反应结束，与来自返料系统的粒径为0.2-1.0 mm的返料含量≥70%的返料按照7:1的质量比在反应造粒机中进行反应混合造粒；
S4、从反应造粒机出来的颗粒进入滚筒式干燥机，在105 ℃条件下进行干燥约15分钟，出口物料水分1-2%；
S5、干燥后的颗粒进入筛分破碎系统，所述筛分为多级筛，不能过16目筛的颗粒经过再次破碎后进入返料系统，过16目筛不能过24目筛的颗粒进行称重、冷却、打包，过24目筛的颗粒进入返料系统。
实施例4
一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法，具体包括以下步骤：
S1、碳酸钙储存罐中的细度为200-230目，纯度为≥98%碳酸钙粉末经过螺旋输送机（变频调速）输送碳酸钙乳液槽，同时储水罐中的水按照通过离心泵，气动调节阀、流量计按照设定碳酸钙与水的质量比为0.65:1进行计量后进入碳酸钙乳液槽，碳酸钙和水在碳酸钙乳液槽中进行搅拌混合，制得碳酸钙乳液；
S2、将碳酸钙乳液槽中的碳酸钙乳液与磷酸罐中的P2O5含量为55 wt%，MER值≤0.085的磷酸按照0.55:1的体积比流入串级式反应釜中。所述串级式反应釜包括有2个反应釜，每个反应釜由WKT-L-50ZS型在线微波液体水分仪在线实时监控反应釜中的浆料的水分。
设定第一反应釜中的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值为39%，第一反应釜中的搅拌的速度为100 r/min，蒸汽量为0.8 t/h，反应温度为85 ℃。当浆料的水分低于第一反应釜中设定的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值39%时，第一反应釜中的浆料经过离心泵和气动调节阀输送到第二反应釜中继续反应，第二反应釜中的搅拌的速度为80 r/min，蒸汽量为0.6 t/h，反应温度为100 ℃。
设定第二反应釜中的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值为30%，当浆料中的水分含量低于第二反应釜中设定的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值30%时，第二反应釜中的浆料经过离心泵和气动调节阀输送反应造粒机中。
S3、浆料在串级式反应釜中反应结束，与来自返料系统的粒径为0.2-1.0 mm的返料含量≥70%的返料按照6.5:1的质量比在反应造粒机中进行反应混合造粒；
S4、从反应造粒机出来的颗粒进入滚筒式干燥机，在105 ℃条件下进行干燥约15分钟，出口物料水分1-2%；
S5、干燥后的颗粒进入筛分破碎系统，所述筛分为多级筛，不能过16目筛的颗粒经过再次破碎后进入返料系统，过16目筛不能过24目筛的颗粒进行称重、冷却、打包，过24目筛的颗粒进入返料系统。
实施例5
图4公开了上述制备方法中的串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的装置，包括控制系统、碳酸钙储存罐1和储水罐2、磷酸罐3，碳酸钙通过螺旋输送机与碳酸钙乳液槽4进料口连接，储水罐2通过阀门、流量计与碳酸钙乳液槽4进料口连接，碳酸钙乳液槽4中设置有搅拌装置；碳酸钙乳液槽4出料口、磷酸罐3出料口分别通过离心泵与串级式反应釜5连接，串级式反应釜5出料口与造粒机6连接，造粒机6出料口与干燥机7连接，干燥机7通过输送皮带、提升机与筛分装置8连接，筛分装置8粗料口依次与破碎机9、筛分装置8进料口连接，筛分装置8细料口通过输送皮带、提升机与造粒机6返料入口连接，筛分装置8合格料口通过成品计量称10、冷却装置11与包装装置12连接。
所述串级式反应釜5由2个以上的反应釜串联而成，所述反应釜顶部设置有碳酸钙乳液进料口、磷酸进料口和驱动电机，驱动电机输出端与反应釜内部的搅拌装置连接，反应釜中部和底部设置有蒸汽管，反应釜内部还设置有在线微波液体水分仪、温度传感器，在线微波液体水分仪、温度传感器、驱动电机与控制系统信号连接。控制系统由自动化系统包括PLC（可编程逻辑控制器）和SCADA（监控和数据采集系统）进行集成和控制。PLC和SCADA系统将各个反应釜、传感器和控制器集成在一起，实现对整个工艺的实时监控和远程控制。
具体工作流程如下：
原料配制：
S1.设有300m3的碳酸钙乳液槽，根据碳酸钙粉末与水的质量比为0.62-0.68:1，把水先加入碳酸钙乳液槽，再把碳酸钙粉末（CaCO3≥98%，MgO≤0.8%，重金属（以Pb计）≤10ppm，粒度过200目≥85%）经过螺旋输送机（变频调速）输送至碳酸钙乳液槽；水通过离心泵，气动调节阀、流量计按照设定质量比计量后进入碳酸钙乳液槽。碳酸钙乳液槽设有搅拌器，最终获得62-68%浓度的碳酸钙乳液原料。
S2.设有200m3的磷酸槽，根据磷酸中P2O5含量为48-55wt%，MER值≤0.085进行配制。
反应工序：
碳酸钙乳液槽、磷酸槽设有卧式离心泵（采用机械密封），通过离心泵将配制合格的碳酸钙乳液、磷酸送至第一反应釜（碳酸钙乳液与磷酸的体积比为0.55-0.65:1），反应釜顶部设有钙乳液、磷酸进料口、观察孔，中、底部设有蒸汽管，反应釜设有搅拌器，温度计。（反应条件为，搅拌的速度为80-100 r/min，反应温度为80-105 ℃，蒸汽量为0.5-1 t/h。）当浆料的水分低于第一反应釜中设定的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值时，浆料被输送到第二反应釜中，设定第二反应釜中的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值，当浆料的水分低于第二反应釜中设定的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值时，浆料被输送到第三反应釜中，设定第三反应釜中的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值，当第三反应釜中的浆料的水分低于第三反应釜中设定的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料水分含量值时，第三反应釜中的浆料被输送到反应造粒机中。
通过调控蒸汽量和搅拌速率，增进浆料的进一步反应和保证浆料的流动性，当浆料中的水分值下降到第二反应釜中设定的磷酸与碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量比值后，将浆料输送到第三反应釜中进一步促进晶粒的增长用以造粒，同时第一反应釜中在不断地继续加料反应，进而实现连续生产。
造粒、干燥、包装工序
经第三反应釜流出来的浆料与返料（浆料与返料的质量比为6.5-7:1）一起进入造粒机中参与混合造粒，（造粒机传动轴设有呈45°角的可拆卸式不锈钢桨叶）进行抛散、涂布、粘合自成粒。造粒完成后进入干燥机与来自热风炉的热风并流接触（干燥温度为85-105℃），（干燥机内部设有不同角度抄板），在抄板的抛撒作用下热风带走物料中的水份。
烘干后的物料从干燥机滚筒下端通过输送皮带进入斗提机送到成品筛利用上下不同目数的筛网进行筛分（一级筛为16目筛，所述的二级筛为24目筛）；筛分后的大颗粒物料进入破碎机，破碎后的物料经破碎物料的物料再次进入筛分装置中筛分，筛分后的细料及收尘后的细粉料进入，返回反应造粒机中进行反应造粒。
合格产品进入成品电子称计量后送入冷却机冷却后经成品皮带输送机计量后送至成品贮仓进行包装。
对比例1
为与串级式反应釜进行对比，采用一种间歇式生产饲料级磷酸氢钙的方法来说明，具体包括以下步骤：
S1、碳酸钙储存罐中的细度为200-230目，纯度为≥98%碳酸钙粉末经过螺旋输送机（变频调速）输送至碳酸钙乳液槽，同时储水罐中的水按照通过离心泵，气动调节阀、流量计按照设定碳酸钙与水的质量比为0.62:1进行计量后进入碳酸钙乳液槽，碳酸钙和水在碳酸钙乳液槽中进行搅拌混合，制得碳酸钙乳液。
S2、将碳酸钙乳液槽中的碳酸钙乳液与磷酸罐中的P2O5含量为48 wt%，MER值≤0.085的磷酸按照0.55:1的体积比流入反应釜中进行反应，反应釜由WKT-L-50ZS型在线微波液体水分仪在线实时监控反应釜中的浆料的水分，设定反应釜中的磷酸与碳酸碳酸钙乳液混合后浆料极的水分含量值为33%，反应釜中的搅拌的速度为100 r/min，蒸汽量为0.8t/h，反应温度为90 ℃。当浆料的水分低于反应釜中设定的磷酸与碳酸碳酸钙乳液混合后浆料的水分含量值33%时，反应釜中的浆料经过离心泵和气动调节阀输送到反应造粒机中；
S3、浆料在反应釜中反应结束，与来自返料系统的粒径为0.2-1.0 mm的返料含量≥70%的返料按照6.5:1的质量比在反应造粒机中进行反应混合造粒；
S4、从反应造粒机出来的颗粒进入滚筒式干燥机，在105 ℃条件下进行干燥约15分钟，出口物料水分1-2%；
S5、干燥后的颗粒进入筛分破碎系统，所述筛分为多级筛，不能过16目筛的颗粒经过再次破碎后进入返料系统，过16目筛不能过24目筛的颗粒进行称重、冷却、打包，过24目筛的颗粒进入返料系统。
结果分析
1. 返料的数据检测
表1 串级反应釜和单个反应釜生产过程中的（返料）检测数据
在生产过程中，产品过标准筛时并不会完全按照标准筛的目数进行筛分，尤其是外形不规整的颗粒以及粘附在大颗粒表面的细度过小的颗粒。由表1可以看出，本发明生产过程中产生的返料中，细度为0.2-1.0 mm的颗粒含量占比在90%左右，其中细度为0.8-1.0mm的颗粒占比近70%。
2. 饲料级磷酸氢钙的质量检测
根据国家标准《GB 22549-2017 饲料添加剂 磷酸氢钙》对生产的饲料级磷酸氢钙进行检测，结果如表2所示。
表2 串级反应釜和单个反应釜生产饲料级磷酸氢钙（成品）的检测数据
由表2可以看出，相比于单个反应釜生产饲料级磷酸氢钙的方法，串级式反应釜生产饲料级磷酸氢钙的方法制备的饲料级磷酸氢钙的游离水含量更低，但是水溶性磷和钙的含量均升高了。实施例1和对比例1的不同仅在于反应釜的数量不同，但是实施例1制备的饲料级磷酸氢钙中的游离水分含量降低了69.7%，水溶性磷含量升高了8.96%，而且钙含量也提升了11.10%。显然，通过本发明提供的串级式反应釜生产饲料级磷酸氢钙的方法有效提高饲料级磷酸氢钙的品质。
3. 日产量和生产成本分析
对本发明提供的串级式反应釜连续性生产饲料级磷酸氢钙的方法和单个反应釜生产饲料级磷酸氢钙的方法进行了日产量和生产成本的对比。
表3 串级反应釜和单个反应釜生产饲料级磷酸氢钙的日产量
由表3可看出，采用本发明提供的串级式反应釜连续性生产饲料级磷酸氢钙的方法，采用3个反应釜串联的生产方式，可使饲料级磷酸氢钙的日产量可提高130%，实施例1和对比例1仅在于反应釜的数量不同，实施例1的日产量提高了47%。日产量的提高，不仅提高了生产效率，而且可以降低生产能耗，从而降低了生产成本。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对组成部件或布局进行多种变形和改进。除了对组成部件或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (10)
1.一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法，包括如下步骤：
S1.碳酸钙储存罐中的碳酸钙粉末和储水罐中的水按照设定质量比送入碳酸钙乳液槽中进行搅拌混合，制得碳酸钙乳液；
S2.将碳酸钙乳液槽的碳酸钙乳液与磷酸罐中的磷酸按照体积比送入串级式反应釜中，串级式反应釜包括依次串联设置的至少二个反应釜，向反应釜内通过蒸汽，并在反应釜内设置水分监测装置，设定各反应釜内水分含量值，当反应料浆中水分含量达到设定值时，反应料浆送入下一个反应釜中；
S3.在串级式反应釜中反应结束的反应料浆，与来自返料系统的返料按照质量比在造粒机中进行混合造粒；
S4.从造粒机出来后的物料进入干燥机中经干燥后，进入筛分装置中筛分，筛分后的合格物料进行打包，不合格的大颗粒进行破碎，不合格的小颗粒作为返料进入返料系统。
2.根据权利要求1所述的一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法，其特征在于：所述步骤S1中碳酸钙粉末的细度为200～230目，碳酸钙粉末与水的质量比为0.62～0.68:1。
3.根据权利要求1所述的一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法，其特征在于：所述步骤S2中磷酸中P2O5含量为50～53wt%，MER值≤0.085；碳酸钙乳液与磷酸的体积比为0.55～0.65:1。
4.根据权利要求1所述的一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法，其特征在于：所述串级式反应釜为串联设置的2～3个反应釜。
5.根据权利要求4所述的一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法，其特征在于：所述串级式反应釜为串联设置的2个反应釜，第一反应釜中搅拌的速度为90～100r/min，蒸汽量为0.8～1t/h，反应温度为80～95℃，水分含量值设定为39%～45%；第二反应釜中搅拌的速度为80～90r/min，蒸汽量为0.5～0.8t/h，反应温度为85～105℃，水分含量值设定为30%～33%。
6.根据权利要求4所述的一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法，其特征在于：所述串级式反应釜为串联设置的3个反应釜，第一反应釜中搅拌的速度为90～100r/min，蒸汽量为0.8～1t/h，反应温度为80～95℃，水分含量值设定为39%～45%；第二反应釜中搅拌的速度为80～90r/min，蒸汽量为0.5～0.8t/h，反应温度为85～105℃，水分含量值设定为33%～37%；第三反应釜中搅拌的速度为80～90r/min，蒸汽量为0.5～0.8t/h，反应温度为85～105℃，水分含量值设定为30%～33%。
7.根据权利要求1所述的一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法，其特征在于：所述步骤S3中反应料浆与返料的质量比为6.5～7:1，返料中粒径为0.2～1.0mm的含量≥70%。
8.根据权利要求1所述的一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法，其特征在于：所述步骤S4中干燥温度为85～105℃；所述筛分装置中一级筛为16目筛，二级筛为24目筛。
9.根据权利要求1～8任一项所述的一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法，其特征在于：所述方法使用的串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的装置包括控制系统、碳酸钙储存罐和储水罐、磷酸罐，碳酸钙通过螺旋输送机与碳酸钙乳液槽进料口连接，储水罐通过阀门、流量计与碳酸钙乳液槽进料口连接，碳酸钙乳液槽中设置有搅拌装置；碳酸钙乳液槽出料口、磷酸罐出料口分别通过离心泵与串级式反应釜连接，串级式反应釜出料口与造粒机连接，造粒机出料口与干燥机连接，干燥机通过输送皮带、提升机与筛分装置连接，筛分装置粗料口依次与破碎机、筛分装置进料口连接，筛分装置细料口通过输送皮带、提升机与造粒机返料入口连接，筛分装置合格料口通过成品计量称、冷却装置与包装装置连接。
10.根据权利要求9所述的一种串级式反应釜连续生产磷酸氢钙的方法，其特征在于：所述反应釜顶部设置有碳酸钙乳液进料口、磷酸进料口和驱动电机，驱动电机输出端与反应釜内部的搅拌装置连接，反应釜中部和底部设置有蒸汽管，反应釜内部还设置有在线微波液体水分仪、温度传感器，在线微波液体水分仪、温度传感器、驱动电机与控制系统信号连接。
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| SIVAKUMAR GOWTHAMAN等: "Calcium phosphate biocement using bone meal and acid urease: An eco-friendly approach for soil improvement", JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION, vol. 319, 22 August 2021 (2021-08-22), pages 1 - 13, XP086786891, DOI: 10.1016/j.jclepro.2021.128782 * |
| 尹继广: "磷酸－碳酸钙法制备大颗粒食品级磷酸氢钙新工艺", 现代化工, vol. 26, 31 July 2006 (2006-07-31), pages 271 - 272 * |
| 李丽匣;韩跃新;朱一民;: "碳酸钙晶须合成过程中可溶性磷酸盐的作用机理研究", 无机化学学报, vol. 24, no. 05, 10 May 2008 (2008-05-10), pages 737 - 742 * |
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