CN204848275U - 泥磷回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种泥磷回收的装置，属于磷化工过程装备技术领域；所述泥磷回收装置包括依次串联的泥磷燃烧制酸单元和尾气回收单元，所述泥磷燃烧制酸单元包括依次串联的泥磷燃烧装置和燃烧气冷凝装置，所述尾气回收单元包括依次串联的燃烧气洗涤装置、气液分离装置、冷却装置和除雾装置；本实用新型的泥磷回收装置，通过泥磷燃烧制酸单元和尾气回收单元，实现了泥磷的高效回收和利用，该工艺生产的磷酸其浓度能达到70%，具有较高的经济价值，并且解决了泥磷回收的难题，并进一步的提高磷了的回收率，提高了过程的经济性。

Description

泥磷回收装置

技术领域

本实用新型涉及一种含磷废物的处理装置，特别是一种用于泥磷回收的装置，属于磷化工过程装备技术领域。

背景技术

目前电炉法生产黄磷依然是中国黄磷生产的主流工艺，其制作原料磷矿石、焦炭、硅石的混合料在三相电炉中高温下进行熔融还原反应，生成的磷蒸汽被不同温度的洗涤水冷凝，聚集于受磷槽内形成粗磷，粗磷经加热、漂洗、沉降后分离成泥磷和黄磷。

泥磷作为电炉法生产黄磷的副产物之一，其中磷的质量分数在10%-50%，具有很高的回收利用价值。目前对泥磷的处理和回收工艺主要有转锅回收泥磷生产黄磷工艺和泥磷燃烧制酸工艺。

转锅回收泥磷生产黄磷工艺主要流程是：用泵将泥磷从泥磷池抽入转锅，以磷炉尾气为热源加热使泥磷中所含单质磷升华为气态磷，气态磷进入吸收塔，以水隔绝空气密封，洗涤冷却气态磷为液态磷，由于液态磷比水重，并在贮磷槽继续冷却为固态，即为成品黄磷。转锅回收泥磷制磷工艺涉及到的主要装置为加热炉、旋转锅、吸收塔、贮磷罐和受磷槽等。其生产过程中主要危险包括：五氧化二磷和黄磷外泄中毒、导气管易堵塞，堵塞后造成炉内压力过大发生爆炸、灼伤、黄磷泄漏火灾、中毒等。

泥磷燃烧制酸工艺主要流程是：泥磷在燃烧炉内自燃产生五氧化二磷气体，用水吸收五氧化二磷制的磷酸。该工艺相比于转锅回收泥磷生产黄磷工艺，生产过程相对安全，且过程容易控制，具有较高的经济性。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种泥磷回收装置，优化传统泥磷燃烧后直接喷淋吸收的工艺路线，提高产品磷酸质量，提高泥磷燃烧制酸工艺尾气的回收效率，降低环境污染，提高磷的回收率，提高过程的经济性。

本实用新型采用的技术方案如下：

泥磷回收装置，包括依次串联的泥磷燃烧制酸单元和尾气回收单元，所述泥磷燃烧制酸单元包括依次串联的泥磷燃烧装置和燃烧气冷凝装置，所述尾气回收单元包括依次串联的燃烧气洗涤装置、气液分离装置、冷却装置和除雾装置。

进一步的，还包括设置于管线上的气体输送装置。

进一步的，所述气体输送装置设置于燃烧气洗涤装置后端的管线上。

本实用新型的泥磷回收装置，所述泥磷燃烧装置包括炉体和储料装置，所述储料装置通过管道与炉体连通，储料装置设置有加热件或者保温件。

进一步的，所述储料装置的高度大于管道出口的高度。

本实用新型的泥磷回收装置，所述燃烧气冷凝装置由冷凝塔组成，各冷凝塔间通过通道相连。

本实用新型的泥磷回收装置，所述燃烧气洗涤装置由洗涤塔组成，所述洗涤塔内腔顶部设置有喷头。

本实用新型的泥磷回收装置，所述气液分离装置为旋风除雾器。

进一步的，所述气液分离装置由2个旋风除雾器串联而成。

进一步的，所述旋风除雾器的进口设置有文氏管B。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的泥磷回收装置，通过泥磷燃烧、燃烧气冷凝和尾气回收的工艺流程和工艺装置，实现了泥磷的高效回收和利用，该工艺生产的磷酸其浓度能达到70%，具有较高的经济价值，并且解决了泥磷回收的问题，相比于转锅回收泥磷生产黄磷工艺具有较高的安全性；

2、本实用新型的泥磷回收装置，通过尾气回收单元的燃烧气洗涤装置，能有效的将未进行冷凝的泥磷燃烧气进行洗涤回收，提高磷的回收效率，并降低环境污染，保证生产现场的安全和环保；

3、本实用新型的泥磷回收装置，在燃烧气洗涤装置后端还设置有气液分离装置，有利于燃烧气洗涤装置出口气流内磷酸的再次回收，提高系统的经济性；

4、本实用新型的泥磷回收装置，所述尾气处理装置的冷却装置在系统中起到了重要的缓冲作用，整个系统由于燃烧过程不稳定可能使得尾气的温度偏高，而冷却装置能够有效的降低尾气末端的温度，使得冷却后的磷酸雾状汽体能够通过除雾装置进行回收，保证系统温度波动状态下磷的回收效率；

5、本实用新型的泥磷回收装置，其气体输送装置设置于燃烧气洗涤装置后端的管线上，是由于燃烧气洗涤装置具有较低的温度和较低的五氧化二磷或磷酸含量，能够降低气体输送装置的耐温和耐酸要求，提高气体输送装置的耐用性。

附图说明

图1是本实用新型泥磷回收装置的装置结构框图；

图2是本实用新型泥磷回收装置的泥磷燃烧制酸单元结构示意图；

图3是本实用新型图2的炉体结构示意图；

图4是本实用新型图2的储料装置结构示意图；

图5是本实用新型图2的储料装置另一结构示意图；

图6是本实用新型图2的冷凝塔结构示意图；

图7是本实用新型图2的通道结构示意图；

图8是本实用新型泥磷回收装置的尾气回收单元结构示意图。

图中标记：1-泥磷燃烧装置、11-炉体、111-进风口、112-燃烧气出口、113-排渣口、12-储料装置、121-槽体、122-盖体、123-出口接管口、124-进口接管口、125-蛇形加热管、126-夹套加热管、13-管道、14-阀门、2-燃烧气冷凝装置、21-冷凝塔、211-冷凝腔、22-通道、221-折流件、3-燃烧气洗涤装置、31-洗涤塔、311-喷头、32-文氏管A、33-循环槽、34-泵、4-气液分离装置、41-旋风除雾器、42-文氏管B、5-冷却装置、6-除雾装置、7-气体输送装置。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的泥磷回收装置，其设备结构框图如图1所示，包括依次串联的泥磷燃烧制酸单元（如图2）和尾气回收单元（如图8），所述泥磷燃烧制酸单元包括依次串联的泥磷燃烧装置1和燃烧气冷凝装置2组成，所述尾气回收单元包括依次串联的燃烧气洗涤装置3、气液分离装置4、冷却装置5和除雾装置6组成。

所述泥磷燃烧装置1是将泥磷进行燃烧氧化生成五氧化二磷的部件，燃烧气冷凝装置2起到燃烧气的继续氧化和将黄磷氧化形成的五氧化二磷和水进行冷凝成磷酸并收集的作用。燃烧气洗涤装置3是来自燃烧气冷凝装置2未冷凝的烟气进行洗涤的装置，气液分离装置4是将洗涤后烟气进行气液分离的装置，冷却装置继续将气液分离后的汽体进行冷却，再通过除雾装置6除雾收集其中冷却得到的雾状物。

本实施例中还包括用于提高系统燃烧气流动性的气体输送装置7。所述气体输送装置7可设置于泥磷燃烧装置1之后，可设置于燃烧气冷凝装置2之后，或者燃烧气洗涤装置3之后。较优的，所述气体输送装置7设置于燃烧气洗涤装置3后端的管线上，这是由于燃烧气洗涤装置3具有较低的温度和较低的五氧化二磷或磷酸含量，能够降低气体输送装置7的耐温和耐酸要求，并提高其耐用性。本实施例中气体输送装置7为风机。

本实施例中的泥磷燃烧装置1，如图2和图3所示，包括炉体11和储料装置12，所述储料装置12通过管道13与炉体11连通，储料装置12设置有加热件或者保温件。本泥磷燃烧装置1的发明构思和目的在于：通过储料装置12的加热件或者保温件，将固态的泥磷熔融或者熔融态的泥磷进行保温，以维持其熔融态，保证其流动性使得能够通过管道输送至炉体内进行燃烧，实现进料的自动化。

所述炉体11具体结构如图3所示，包括用耐火材制成的炉膛，炉体11上设置有进风口111、燃烧气出口112和排渣口113，而管道13则穿透炉体11的壁进入炉膛内。为了提高燃烧的效率，所述进风口111设置于管道13出口下方的位置。由于炉体采用熔融态进料，使得可以取消传统泥磷燃烧炉的炉篦设计，进一步简化其结构。炉体上还包括进水口（未示意出），该进水口进水为燃烧气冷凝装置2提供水汽。进水口可以为耐高温喷头进行喷洒的形式进入。本实施例中管道13的出口端呈斜切结构，如图3所示，以利于熔融态泥磷的流出和燃烧。为了进一步保证泥磷在炉体内的分布和燃烧，并有利于黄磷的充分氧化，所述管道13出口与炉体11炉膛底部的高度差为5-20cm。

所述储料装置12可采用泵输送，或者自流，或者对储料装置12加压等方式将其内的熔融态泥磷送入炉体11。本实用新型中所述储料装置12的高度大于管道13出口的高度，使得应用重力自流进入，避免采用泵体输送，降低设备成本，并降低泵体输送所述具有安全隐患。进一步的，所述储料装置12与管道13出口的高度差不大于2m，在这个高度内既保证了熔融态泥磷的流动性，又保证了泥磷进入炉体内具有合适的流量和压力，有利于其充分燃烧。在本实施例中所述储料装置12设置于炉体11的正上方，使得炉体11燃烧过程的一部分散发热量能够被储料装置12所述吸收，降低生产能耗。

在所述管道13上，设置有两个阀门14，两个阀门可以并联或者串联的方式，以做到控制的可靠和安全。

所述储料装置12结构如图4或5所示，加热件可以为设置在储料装置12内的蛇形加热管125，该加热管可以为电加热或者蒸汽加热，或者加热件可以为储料装置12壁内的夹套加热管126，夹套加热管126可以为电加热或者蒸汽加热。相比于储料装置12内的加热管125，夹套加热有利于保证储料装置12壁体的温度，防止泥磷在壁部固化。保温件则可以为设置在储料装置12外侧的保温层等。由于泥磷所具有低燃点的特性，该储料装置12一般的采用密封结构，以隔绝空气防止燃烧。本实施例中所述储料装置12包括槽体121和盖体122，所述盖体122和槽体121间通过水封结构进行密封，如图4和图5所示。这样的好处在于便于储料装置12盖体122的开启，也有利于内部压力的自动释放，降低生产过程的风险。所述槽体121上设置有出口接管口123和进口接管口124，出口接管口123与管道13相连。

本实施例的泥磷燃烧炉通过设置储料装置，并在储料装置内设置有加热件或者保温件，以用于固态泥磷的熔化或者熔融态泥磷的保温，并通过管道将熔融态的泥磷送入燃烧炉内燃烧，该过程能够取代现有的人工逐次进料的方式，有利于提高生产过程的自动化，降低人工操作的风险，也同时能起到提高生产过程稳定性和提高黄磷回收率的作用，所述储料装置的高度大于位于炉体内管道出口的高度，使得储料装置内的熔融态泥磷能够利用重力自流进入炉体内，避免采用泵体输送，提高输送过程的安全性，同时降低生产过程的成本，另外自流进入炉体的泥磷便于调节和控制流量，有利于泥磷的充分燃烧。

本实施例中的燃烧气冷凝装置2，其结构如图2和图6所示，包括至少两级冷凝塔21组成，冷凝塔21间通过通道22相连。第一级的冷凝塔21进口与炉体11的燃烧气出口112连通，冷凝塔21为来自炉体11的燃烧气提供继续氧化的空间和时间，和将黄磷氧化形成的五氧化二磷和水进行冷凝形成磷酸并收集的场所。常规的冷凝塔21内设置有冷凝组件（如冷凝管），或者冷凝塔21的壁上设置有冷却夹套，以利于五氧化二磷和水蒸气的冷凝和生产磷酸。冷凝塔21底部设置有液体出口，冷凝塔21配合设置有磷酸储槽。在本实施例中，所述冷凝塔21由石墨材质制成，冷凝塔21内为中空的冷凝腔211，如图6所示，石墨材质制成的冷凝塔21具有极好的耐酸和耐温特性，并且具有极佳的导热性，使得冷凝塔21本身具有与外侧空气进行自然导热的能力，以用于冷凝腔211壁上磷酸的自然冷凝。本实用新型中设置有5-10级冷凝塔21（图2仅示意出4级）串联组成燃烧气冷凝装置2。以8级冷凝塔21为例，前3级由于距离泥磷燃烧炉较近，燃烧气的温度较高，其主要作用是燃烧气的持续氧化和逐渐冷却，而后5级冷凝塔21主要作用为磷酸的冷凝。因此，燃烧气冷凝装置2实际上提供了燃烧气的持续氧化场所和磷酸的冷凝场所，并且在级联的冷凝塔21中这种作用具有如上所述的比较明显的空间划分，而这种划分也可以根据系统而具体设计。另外也可以在冷凝塔21上设置独立的空气进口以促进氧化的进程。

这种逐级渐进式的自然冷凝过程有利于延缓整个冷凝过程，有利于黄磷成分充分的氧化成五氧化二磷，提高黄磷在燃烧气冷凝装置2内回收效率，并充分的与来自于炉体的水蒸气结合形成高浓度的磷酸。相比于泥磷燃烧后的燃烧气直接用水喷淋洗涤来回收磷酸工艺，这种工艺具有生产磷酸浓度高（可达70%）、回收率高的优点。这也是本工艺所述的在泥磷燃烧装置1加入水使之形成水蒸气的原因。

进一步的，相邻冷凝塔21间的通道22内设置有折流件221，如图7所示，折流件221采用耐温耐酸材质制成，折流件221存在使得气流在通道内沿“之”形路径行进，提高气流的氧化效果和混合程度，以利于下级冷凝塔21对磷酸的冷凝回收。

本实施例中，所述燃烧气洗涤装置3由洗涤塔31组成，所述洗涤塔31具有一腔体结构，内腔顶部设置有喷头311，本实施例中2个洗涤塔31串联，气流从一级塔底进入，一级塔顶排出，继而进入二级塔底，从二级塔顶排出。在两个洗涤塔31的喷淋下进行气流中五氧化二磷的吸收和磷酸的回收、喷淋液存储于循环槽33中，并通过泵34进行液体的循环以提高循环液磷酸浓度，如图8所示。为了加强洗涤塔31的进气状态和进气混合的均匀性，洗涤塔31的进气管道上设置有文氏管A32。进一步的，该文氏管A32外部设置有冷却结构，如夹套换热结构。另外该洗涤塔31由石墨材质制成，具有较好的耐酸性能和耐热性能。

所述气液分离装置4为旋风除雾器41，本实施例中气液分离装置4由2个旋风除雾器41串联而成，通过汽体的离心作用以充分回收来自燃烧气洗涤装置3的水汽。为了提高旋风除雾器41的除雾效率，2级旋风除雾器41的进口均设置有文氏管B42。本实施例中所述旋风除雾器41的液体出口通过管道连通至循环槽33中。

所述冷却装置5为列管换热器，该列管换热器可以为水冷，或者冷冻盐水冷却，使经过旋风除雾器41后的汽体进行再次冷却以收集其中的液体成分，冷却装置5同时还起着调控气流温度的作用，以利于除雾装置6的除雾，同时有利于降低冷却装置5后端气体输送装置7对工作温度的要求，提高气体输送装置7的耐用性。本实用新型中，所述气体输送装置7为风机，如图8所示。

本实施例中所述除雾装置6为丝网除雾器，以利于微小液滴的收集，提高回收效率，降低环境污染。除雾装置4出口的不凝气体则放空。

在尾气回收单元各环节获得的液体磷酸可以用于燃烧气冷凝装置获得磷酸的稀释。

本实用新型中还包含所必要的管道、阀门和仪表监测系统。

本实用新型的泥磷回收装置，通过泥磷燃烧、燃烧气冷凝和尾气回收的工艺流程和工艺装置，实现了泥磷的高效回收和利用，该工艺生产的磷酸其浓度能达到70%，具有较高的经济价值，并且解决了泥磷回收的问题，相比于转锅回收泥磷生产黄磷工艺具有较高的安全性；该泥磷回收装置通过尾气回收单元的燃烧气洗涤装置，能有效的将未进行冷凝的泥磷燃烧气进行洗涤回收，提高磷的回收效率，并降低环境污染，保证生产现场的安全和环保；另外泥磷回收装置在燃烧气洗涤装置后端还设置有气液分离装置，有利于燃烧气洗涤装置出口气流内磷酸的再次回收，提高系统的经济性。

本实用新型的泥磷回收装置，所述尾气处理装置的冷却装置在系统中起到了重要的缓冲作用，整个系统由于燃烧过程不稳定可能使得尾气的温度偏高，而冷却装置能够有效的降低尾气末端的温度，使得冷却后的磷酸雾状汽体能够通过除雾装置进行回收，保证系统温度波动状态下磷的回收效率。此外，气体输送装置设置于燃烧气洗涤装置后端的管线上，是由于燃烧气洗涤装置具有较低的温度和较低的五氧化二磷或磷酸含量，能够降低气体输送装置的耐温和耐酸要求，提高气体输送装置的耐用性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.泥磷回收装置，其特征在于：包括依次串联的泥磷燃烧制酸单元和尾气回收单元，所述泥磷燃烧制酸单元包括依次串联的泥磷燃烧装置（1）和燃烧气冷凝装置（2），所述尾气回收单元包括依次串联的燃烧气洗涤装置（3）、气液分离装置（4）、冷却装置（5）和除雾装置（6）。

2.如权利要求1所述的泥磷回收装置，其特征在于：还包括设置于管线上的气体输送装置（7）。

3.如权利要求2所述的泥磷回收装置，其特征在于：所述气体输送装置（7）设置于燃烧气洗涤装置（3）后端的管线上。

4.如权利要求1所述的泥磷回收装置，其特征在于：所述泥磷燃烧装置（1）包括炉体（11）和储料装置（12），所述储料装置（12）通过管道（13）与炉体（11）连通，储料装置（12）设置有加热件或者保温件。

5.如权利要求4所述的泥磷回收装置，其特征在于：所述储料装置（12）的高度大于管道（13）出口的高度。

6.权利要求1所述的泥磷回收装置，其特征在于：所述燃烧气冷凝装置（2）由冷凝塔（21）组成，各冷凝塔（21）间通过通道（22）相连。

7.权利要求1所述的泥磷回收装置，其特征在于：所述燃烧气洗涤装置（3）由洗涤塔（31）组成，所述洗涤塔（31）内腔顶部设置有喷头（311）。

8.权利要求1所述的泥磷回收装置，其特征在于：所述气液分离装置（4）为旋风除雾器（41）。

9.权利要求8所述的泥磷回收装置，其特征在于：所述气液分离装置（4）由2个旋风除雾器（41）串联而成。

10.权利要求8所述的泥磷回收装置，其特征在于：所述旋风除雾器（41）的进口设置有文氏管B（42）。