CN202337692U - 一种用于生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种能够规模化连续生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置。包括依次连接的聚合反应腔、第一冷却腔、第二冷却腔和中和反应腔，所述聚合反应腔连接有第一液氨进料管和磷酸进料管，中和反应腔连接有第二液氨进料管和水进料管，中和反应腔的末端连接有成品出料管。本实用新型以冷却液磷酸作为反应物，充分利用了反应本身所释放的热能，提高了生产效率，且整个生产过程在一个密闭的环境下进行，无排放，无污染，清洁而又环保。

Description

一种用于生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于生产肥料的装置，尤其涉及一种用于生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置。

背景技术

聚磷酸铵溶液是配制高含量、多功能液体肥料的核心原料。与普通的正磷酸铵盐相比，聚磷酸铵溶液具有很多优点。聚磷酸铵溶液可以螯合金属离子，特别是生产液体肥料时，这种优势就显得尤为突出。这种螯合金属离子的能力不仅使液体肥料的配方更加稳定，工艺更加便捷，同时还大大的降低了生产成本，为液体肥料的发展起到重要的推动作用。聚磷酸铵溶液具有缓释的功能，它是一种速效和长效并进的磷肥，可明显促进作物生长，而且肥效的持续期较长。聚磷酸铵溶液是以液体形式存在的，在使用聚磷酸铵溶液作为原料配置液体肥料时，无需再溶解，生产非常方便。聚磷酸铵的养分含量较高，可配制出较高含量的液体肥料，从而提高肥效和减少运输成本。

可目前常用的聚磷酸铵生产方法主要有：聚磷酸法、磷酸尿素缩合法、磷酸铵五氧化二磷聚合法、磷酸铵热缩合法等。这些生产工艺都是合成聚合度较大的聚磷酸铵，而这些聚磷酸铵不溶于水，不能用于液体肥料的配制，一般只能用于阻燃材料。我国水溶性聚磷酸铵溶液的研究尚处于起步阶段，对其规模化生产装置的研究尚属于空白领域。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够规模化连续生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置，包括依次连接的聚合反应腔、第一冷却腔、第二冷却腔和中和反应腔，所述聚合反应腔连接有第一液氨进料管和磷酸进料管，中和反应腔连接有第二液氨进料管和水进料管，中和反应腔的末端连接有成品出料管。

所述聚合反应腔、第一冷却腔、第二冷却腔和中和反应腔均由内腔和外腔组成。所述磷酸进料管分别连接聚合反应腔的内腔和第二冷却腔的外腔，所述第二冷却腔的外腔通过管道与中和反应腔的外腔连接，中和反应腔的外腔还连接有第四冷却液进料阀。

为了加速冷却，在聚合反应腔外腔的一端连接有第一冷却液进料阀，在聚合反应腔外腔的另一端连接有第一冷却液出料阀。进一步的，为了测量液氨与磷酸的反应温度，在聚合反应腔上还设有温度探测管，所述温度探测管深入到聚合反应腔内腔。

在第一冷却腔的外腔连接有第二冷却液进料阀和第二冷却液出料阀。优选的，第一冷却腔上还设有第一PH检测管，第一PH检测管伸入到第一冷却腔的内腔。为了检测产品的最终PH值，在成品出料管上还设有第二PH检测管，第二PH检测管深入成品出料管内部。

优选的，第二冷却腔的内腔由8~20条小管组成，每条小管的直径为5~30毫米。进一步的，第二冷却腔 的内腔由16条小管组成。

本实用新型提供了一套连续生产聚磷酸铵的装置，实现了水溶性聚磷酸铵溶液的规模化生产。在反应过程中以冷却液磷酸作为反应物，充分利用了反应本身所释放的热能，提高了生产效率。且整个生产过程在一个密闭的环境下进行，无排放，无污染，清洁而又环保。

附图说明：

   图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式：

   下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，本实用新型提供了一种用于生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置，包括聚合反应腔1、第一冷却腔 2、第二冷却腔 3和中和反应腔4，其中，聚合反应腔1一端与液氨进料管17连接，另一端与第一冷却腔 2的一端连接，第一冷却腔2的另一端与第二冷却腔 3 的一端连接，第二冷却腔 3的另一端与中和反应腔4的一端连接，中和反应腔4的另一端与成品出料阀26连接。该生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置通过固定支架6固定在基座5上，使聚合反应腔1、第一冷却腔 2处于整个生产装置的顶部，第二冷却腔 3处于整个生产装置的中部，中和反应腔4处于整个生产装置的底部，这样的布局能够增强水溶性聚磷酸铵溶液的流动效果，更易于实现自动化生产。当然，由于水溶性聚磷酸铵溶液本身就属于液体，具有一定的流动性，除了上述布局方式外，也可以将各部件水平放置，靠液压来推动液体的流动。

本实用新型所采用的聚合反应腔1优选为管状结构，包括内腔和外腔，其中，内腔是聚合反应的发生场所，磷酸和液氨在聚合反应的内腔内进行。优选的，聚合反应腔1选用316L不锈钢材料制作，聚合反应腔1的直径可根据产量多少进行相应设计，较优选的，内腔的直径为80~100毫米，外腔的直径为160~200毫米。本实用新型的聚合反应腔1除了采用管状结构外，也可以采用其他结构，比如方体结构，将聚合反应腔1做成长方体或正方体状的反应池。聚合反应腔1的内腔通过第一法兰 16 A与第一液氨进料管 17连接，第一液氨进料管 17直接深入到聚合反应腔1内腔的中部位置，确保液氨与磷酸充分混合。第一液氨进料管17的另一端连接有单向阀8，单向阀8通过管道与第一液氨进料阀34相连，通过控制第一液氨进料阀34和单向阀8的开关便可控制液氨的流动速度和所需要的量。在聚合反应腔1连接第一液氨进料管17的一侧还连接有磷酸进料管22，磷酸进料管22上设有第三冷却液出料阀21，通过控制第三冷却液出料阀21的开关程度可以控制磷酸的流动速度和所需要的反应量，磷酸和液氨在聚合反应腔1的内腔进行化学反应。

为了便于检测聚合反应腔内的反应温度，在第一法兰16A上还安装有温度探测管9，温度探测管9深入到聚合反应腔1的内腔，可以探测到聚合反应腔1内的反应温度。进一步的，为了控制反应温度能够维持在某一范围，在聚合反应腔1的外腔壁的一端设有第一冷却液进料阀10，在聚合反应腔1外腔壁的另一端设有第一冷却液出料阀12，第一冷却液进料阀10通过第一管道11与第一阀门30相连，第一冷却液出料阀12通过第二管道13与下端的第二阀门29相连。本实用新型所采用的冷却液为磷酸，冷却液从第一冷却液进料阀10流入，经过聚合反应腔1外腔从第一冷却液出料阀12流出。通过控制第一阀门30和第二阀门29来实现冷却液的流动速度，进一步达到控制聚合反应腔1内腔与冷却液之间的热交换效率。

在聚合反应腔1的另一端，即设有液氨进料管17的相对端通过第二法兰16B与第一冷却腔2的一端相连，第一冷却腔2的另一端通过第三法兰16C与第一U形管7A连通，第一冷却腔2也包括内腔和外腔，第一冷却腔2的内腔和聚合反应腔1的内腔相通，第一冷却腔2的外腔和聚合反应腔1的外腔由第二法兰16B隔断，磷酸与液氨在聚合反应腔1内腔内反应后，得到的聚磷酸铵溶融液流入冷却腔Ｉ２，并在冷却腔Ｉ２的内腔冷却至所需要的温度范围。在第一冷却腔2的一端连接有第二冷却液进料阀19，第二冷却液进料阀19通过第三管道20与第三阀门28相连，第一冷却腔2的另一端连接有第二冷却液出料阀14，第二冷却液出料阀14通过第四管道15与第四阀门27相连。冷却液从第二冷却液进料阀19流入，经过冷却腔Ｉ２从第二冷却液出料阀14流出，通过控制第二冷却液进料阀19和第三阀门28的开关程度来控制冷却液的流动速度，进一步控制冷却液与聚磷酸铵溶融液之间的热交换效率。同样的，冷却腔Ｉ２也优选316L不锈钢材料制作，冷却腔Ｉ２内腔直径与聚合反应腔１内腔直径相等，也可以略大于或小于聚合反应腔１的内腔直径。

    为了便于检测聚磷酸铵溶融液的ＰＨ值，在U形管Ｉ７A上设有第一PH检测管18，第一PH检测管18直接深入到第一U型管7A的内腔中，以便得到聚磷酸铵溶融液更加精确的ＰＨ值。

第一U形管7Ａ的另一段通过第四法兰16Ｄ与第二冷却腔3的一端相连，第二冷却腔3的另一端通过第五法兰16E与第二U形管7B相连，第二冷却腔3包括内腔和外腔，其中内腔由若干条小管组成，磷酸和液氨的聚磷酸铵溶融液便通过第一Ｕ形管7Ａ流入第二冷却腔3的小管内，小管的数量根据生产规模和第二冷却腔３的直径而定，一般优选小管的数量为8-20条，最好为１６条，小管的直径一般优选为5-30毫米，该设计主要是为了增强冷却液与反应产物的热交换效率，以确保聚磷酸铵溶融液以规定的温度进入中和反应腔４。在第二冷却腔3的一端设有第三冷却液进料阀23，第三冷却液进料阀23通过管道连接在中和反应腔4的一端，在第二冷却腔3的另一端通过磷酸进料管22与聚合反应腔1的内腔连通，冷却液磷酸经第三冷却液进料阀23进入，并从第二冷却腔3内的小管表面流过，最终进入到聚合反应腔1的内腔成为反应物原料与液氨进行聚合反应。

第二U形管7Ｂ的另一端通过第六法兰16Ｆ与中和反应腔4连接，中和反应腔4的另一端通过第七法兰16G与成品出料管25连接，成品出料管25上设有成品出料阀26，通过成品出料阀26能够控制成品的流出速度。中和反应腔4包括内腔和外腔，磷酸与液氨反应得到的聚磷酸铵溶融液经第二Ｕ形管7B进入中和反应腔4的内腔，中和反应腔4的内腔分别通过第二液氨进料管35和水进料管36与第二液氨进料阀33和水进料阀32连接，液氨通过液氨进料阀33进入到中和反应腔4的内腔中与聚磷酸铵溶融液发生中和反应，同时水通过水进料阀32进入中和反应腔4中，通过与聚磷酸铵溶融液混合后生成聚磷酸铵溶液成品。为了使中和反应能够在一定的温度范围内进行，在中和反应腔4外腔的一端连接有第四冷却液进料阀31，中和反应腔4外腔的另一端与连通第二冷却腔3的第三冷却液进料阀23连接。本实用新型采用磷酸作为冷却液，冷却液从第四冷却液进料阀31进入中和反应腔4的外腔，流经中和反应腔4外腔，通过连接第三冷却液进料阀23的管道进入第二冷却腔3，流经第二冷却腔3，通过磷酸进料管22进入聚合反应腔1的内腔，成为化学反应的原料与液氨进行反应。

为了方便检测生成的聚磷酸铵溶液的pH值，在成品出料管25上还设有第二PH检测管24，第二PH检测管24深入成品出料管25内部以便精确测出聚磷酸铵溶液的pH值。

本实用新型利用磷酸、液氨和水为原料，利用自身的反应热使作为冷却液的磷酸获得足够多的热量完成聚合反应，充分利用了热量的回收，整个反应过程是在一系列密闭的管道中进行的，不会产生排放，清洁环保，生产效率高。

以上仅为本实用新型的一些具体实施例，本实用新型的设计构思并不局限于此，比如，为了达到冷却效果，除了将聚合反应腔1、第一冷却腔2、第二冷却腔3和中和反应腔4做成内外腔的形式外，也可以不区分内外腔，而将整个装置置于流动的冷却液池中，或采取向装置喷洒冷却液的方式，其中，磷酸进料管22可以和第二冷却腔3连接，让作为冷却液的磷酸进入聚合反应腔1，也可以直接将磷酸进料管22和磷酸液体连接。

Claims (10)

1. 一种用于生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置，其特征在于，该装置包括依次连接的聚合反应腔（1）、第一冷却腔（2）、第二冷却腔（3）和中和反应腔（4），所述聚合反应腔（1）连接有第一液氨进料管（17）和磷酸进料管（22），中和反应腔（1）连接有第二液氨进料管（35）和水进料管（36），中和反应腔（4）的末端连接有成品出料管（25）。

2.根据权利要求1所述的用于生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置，其特征在于，所述聚合反应腔（1）、第一冷却腔（2）、第二冷却腔（3）和中和反应腔（4）均由内腔和外腔组成。

3.根据权利要求2所述的用于生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置，其特征在于，所述磷酸进料管（22）分别连接聚合反应腔（1）的内腔和第二冷却腔（3）的外腔，所述第二冷却腔（3）的外腔通过管道与中和反应腔（4）的外腔连接，中和反应腔（4）的外腔还连接有第四冷却液进料阀（31）。

4.根据权利要求3所述的用于生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置，其特征在于，在聚合反应腔（1）外腔的一端连接有第一冷却液进料阀（10），在聚合反应腔（1）外腔的另一端连接有冷却液出料阀I（12）。

5.根据权利要求2所述的用于生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置，其特征在于，聚合反应腔（1）上设有温度探测管（9），所述温度探测管（9）深入到聚合反应腔（1）内腔。

6.根据权利要求2所述的用于生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置，其特征在于，在第一冷却腔（2）的外腔连接有第二冷却液进料阀 （19）和第二冷却液出料阀（14）。

7.根据权利要求2所述的用于生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置，其特征在于，第一冷却腔（2）上设有第一PH检测管（18），第一PH检测管（18）伸入到第一冷却腔（2）的内腔。

8.根据权利要求1所述的用于生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置，其特征在于，所述成品出料管（25）上还设有第二PH检测管（24），第二PH检测管（24）深入成品出料管（25）内部。

9.根据权利要求2至8任一所述的用于生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置，其特征在于，所述第二冷却腔（3）的内腔由8~20条小管组成，每条小管的直径为5~30毫米。

10.根据权利要求2至8任一所述的用于生产水溶性聚磷酸铵溶液的装置，其特征在于，所述第二冷却腔（3）的内腔由16条小管组成。

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