CN208465212U - 磷酸浓缩系统及磷酸生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及化工领域，具体而言，涉及磷酸浓缩系统及磷酸生产系统。磷酸浓缩系统包括：一级降膜蒸发工段通过循环泵输送至降膜蒸发器上部进料，稀磷酸经分布器均匀分布后进入换热管，经饱和蒸汽加热，稀磷酸在换热管中下降并汽化，最后在气液分离罐进行气液分离。初步浓缩的磷酸经循环浓缩管道进入二级降膜蒸发工段的气液分离罐，由循环泵输送至二级降膜蒸发器上部进料；二级蒸发在真空条件下操作，可以降低高浓度磷酸蒸发的操作温度。磷酸浓缩系统操作环境好，特别是蒸发产生的气相经冷凝器冷凝后几乎没有三废排放，环保减排。通过一级降膜蒸发工段浓缩，真空操作配合二级降膜蒸发工段的配合，强制循环降膜蒸发可以将磷酸浓缩至100％。

Description

磷酸浓缩系统及磷酸生产系统

技术领域

本实用新型涉及化工领域，具体而言，涉及一种磷酸浓缩系统及磷酸生产系统。

背景技术

二水法工艺生产磷酸其生产能力约占湿法磷酸总生产能力的88％，但产品浓度只有26％～32％(以P₂O₅计)，而制取高浓度肥料时要求磷酸浓度为45％(以P₂O₅计)以上，因此稀磷酸必须经过浓缩处理。

磷酸的浓缩被认为是一种困难的工艺，稀磷酸中有杂质随磷酸浓度不断升高而析出，并沉积在器壁表面，另外磷酸浓缩过程中还存在着废气处理以及最终磷酸浓度不高的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种磷酸浓缩系统及磷酸生产系统，其旨在改善现有的磷酸浓缩过程中存在着废气处理以及最终磷酸浓度不高的问题。

本实用新型提供一种技术方案：

一种磷酸浓缩系统，磷酸浓缩系统包括：

一级降膜蒸发工段，一级降膜蒸发工段包括第一降膜蒸发器、第一气液分离罐、第一循环泵，第一气液分离罐通过第一循环泵与第一降膜蒸发器连接，第一降膜蒸发器的出口与第一气液分离罐连通；

二级降膜蒸发工段，二级降膜蒸发工段包括第二降膜蒸发器、第二气液分离罐、第二循环泵、真空组件，第二气液分离罐通过第二循环泵与第二降膜蒸发器连接，第二降膜蒸发器的出口与第二气液分离罐连通；真空组件与第二气液分离罐连接；

第一循环泵通过管道与第二气液分离罐连接。

在本实用新型的其他实施例中，上述一级降膜蒸发工段还包括第一冷凝器，第一冷凝器与第一降膜蒸发器的气体出口连接。

在本实用新型的其他实施例中，上述第一冷凝器的气体入口处设置有喷淋组件，所述喷淋组件与冷凝液泵连接。

在本实用新型的其他实施例中，上述二级降膜蒸发工段还包括第二冷凝器，第二冷凝器与第二气液分离罐连接。

在本实用新型的其他实施例中，上述第二冷凝器的气体入口处设置有喷淋组件，所述喷淋组件与冷凝液泵连接。

在本实用新型的其他实施例中，上述真空组件与第二冷凝器的气体出口连接。

在本实用新型的其他实施例中，上述第一降膜蒸发器、第二降膜蒸发器的换热管均为碳化硅层换热管。

在本实用新型的其他实施例中，上述第二循环泵的出口连接有磷酸出口管道。

在本实用新型的其他实施例中，上述第一循环泵、第二循环泵均为PFA合金泵。

本实用新型还提供一种技术方案：

一种磷酸生产系统，所述磷酸生产系统包括上述的磷酸浓缩系统。

本实用新型实施例提供的磷酸浓缩系统及磷酸生产系统的有益效果是：

采用碳化硅换热管为主要换热元件的膜蒸发器，碳化硅材质导热率高，全面的耐腐蚀性能可以完全避免磷酸中含有硫酸、氟硅酸等其他强腐蚀性介质的腐蚀，该优势是其他材质换热器无法替代的。

低温冷凝水通过冷凝水泵输送至冷凝器进口管道，并经过雾化喷嘴对气相管道喷淋，可以直接降低冷凝器的气体进口温度，保护冷凝器在酸性工况条件下较低腐蚀速率，延长设备的使用寿命。磷酸浓缩蒸发产生的二次蒸汽在进入冷凝器之前降温冷却，同时对二次蒸汽夹带的氟硅酸等杂质有洗涤净化的效果。

二级降膜蒸发工段在真空条件下操作，可以降低高浓度磷酸蒸发的操作温度，使气液平衡时更多的磷酸进入液相，增加浓缩效率。

磷酸浓缩系统操作环境好，特别是蒸发产生的气相经冷凝器冷凝后几乎没有三废排放，环保减排。通过一级降膜蒸发工段浓缩，真空操作配合二级降膜蒸发工段的配合，强制循环降膜蒸发可以将磷酸浓缩至100％。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例提供的磷酸浓缩系统工艺流程图，

图2示出了本实用新型实施例提供的一级降膜蒸发工段的工艺流程图，

图3示出了本实用新型实施例提供的二级降膜蒸发工段的工艺流程图，

图4示出了本实用新型实施例提供的真空组件的结构示意图。

图标：100-磷酸浓缩系统；110-一级降膜蒸发工段；111-第一降膜蒸发器；112-第一气液分离罐；113-第一循环泵；114-第一冷凝器；120-二级降膜蒸发工段；121-第二降膜蒸发器；122-第二气液分离罐；123-第二循环泵；124-第二冷凝器；125-真空组件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

磷酸浓缩过程中，随着P₂O₅浓度的提高，加热器传热表面上淤渣结垢和设备管道腐蚀问题，影响传热性能和设备使用寿命；湿法磷酸采用蒸汽间接加热有强制循环真空蒸发列管式换热器浓缩，磷酸质量分数在0～76％P₂O₅时，其沸腾时平衡气相中只存在水蒸气，理论上可以将磷酸浓缩到很高的浓度，但随着磷酸浓度的提高，同时稀硫酸中某些杂质组分由于溶解度降低而析出沉淀，结果磷酸的粘度上升使得磷酸浓缩进行变得困难。现有的磷酸浓缩技术无法将稀硫酸浓缩至100％浓度。因此，本实用新型实施例提供一种磷酸浓缩系统100。

图1示出了本实用新型实施例提供的磷酸浓缩系统100工艺流程图，请参阅图1。本实施例提供了一种磷酸浓缩系统100，主要用于磷酸浓缩。

磷酸浓缩系统100包括一级降膜蒸发工段110、二级降膜蒸发工段120，一级降膜蒸发工段110通过管道与二级降膜蒸发工段120连接。

图2示出了本实用新型实施例提供的一级降膜蒸发工段110的工艺流程图，请参阅图2。

一级降膜蒸发工段110包括第一降膜蒸发器111、第一气液分离罐112、第一循环泵113，第一气液分离罐112通过第一循环泵113与第一降膜蒸发器111连接，第一降膜蒸发器111的出口与第一气液分离罐112连通。

在本实施例中，第一降膜蒸发器111的换热管为碳化硅换热管，一级降膜蒸发工段110采用碳化硅换热管为主要换热元件的第一降膜蒸发器111，碳化硅材质导热率高，全面的耐腐蚀性能可以完全避免磷酸中含有硫酸、氟硅酸等其他强腐蚀性介质的腐蚀，该优势是其他材质换热器无法替代的。

第一气液分离罐112的液体出口通过第一循环泵113输送至第一降膜蒸发器111，稀磷酸经第一降膜蒸发器111的分布器均匀分布后进入碳化硅换热管，经饱和蒸汽加热，稀磷酸在碳化硅换热管中下降并汽化，最后在第一气液分离罐112气液分离。

进一步地，在本实施例中，一级降膜蒸发工段110还包括第一冷凝器114，第一冷凝器114与第一降膜蒸发器111的气体出口连接。

承上所述，第一降膜蒸发器111蒸发产生的水蒸气经气相管道进入第一冷凝器114，水蒸气冷凝后进入冷凝水罐(图中未标出)，不凝气体由放空管道排出系统。

在本实施例中，第一冷凝器114的气体入口处设置有喷淋组件，所述喷淋组件与冷凝液泵连接。在本实施例中，冷凝液为冷凝水，在本实用新型的其他实施例中，冷凝液也可以为其他冷凝介质。

第一冷凝器114的气体入口处设置有喷淋组件，换言之，第一冷凝器114的气体入口设置有冷凝液喷淋组件，冷凝液以雾化的形态对进入第一冷凝器114的气相降温，雾化后的冷凝液直接与气相混合。对第一降膜蒸发器111的气体直接冷却。

低温冷凝水通过冷凝水泵输送至第一冷凝器114进口管道，并经过雾化喷嘴对气相管道喷淋，可以直接降低第一冷凝器114的气体进口温度，保护冷凝器在酸性工况条件下较低腐蚀速率，延长设备的使用寿命。

在本实施例中，第一循环泵113为PFA合金泵。在本实用新型的其他实施例中，第一循环泵113也可以为其他泵。

采用PFA合金泵强制大流量循环蒸发，降低磷酸浓缩蒸发时汽化率，可以减少稀磷酸在浓缩过程中因汽化夹带至气相中。

一级降膜蒸发工段110能够将稀磷酸浓缩到65％。

图3示出了本实用新型实施例提供的二级降膜蒸发工段120的工艺流程图，请参阅图3。

二级降膜蒸发工段120包括第二降膜蒸发器121、第二气液分离罐122、第二循环泵123、真空组件125，第二气液分离罐122通过第二循环泵123与第二降膜蒸发器121连接，第二降膜蒸发器121的出口与第二气液分离罐122连通。真空组件125与第二气液分离罐122连接；真空组件125使二级降膜蒸发工段120在二定的真空度下运行。

第一循环泵113通过管道与第二气液分离罐122连接。换言之，一级降膜蒸发工段110循环一段时间后，第一气液分离罐112的液相通过第一循环泵113输送至第二气液分离罐122。

在本实施例中，第二降膜蒸发器121的换热管为碳化硅换热管，二级降膜蒸发工段120采用碳化硅换热管为主要换热元件的第二降膜蒸发器121，碳化硅材质导热率高，全面的耐腐蚀性能可以完全避免磷酸中含有硫酸、氟硅酸等其他强腐蚀性介质的腐蚀，该优势是其他材质换热器无法替代的。

第二气液分离罐122的液体出口通过第二循环泵123输送至第二降膜蒸发器121，稀磷酸经第二降膜蒸发器121的分布器均匀分布后进入碳化硅换热管，经饱和蒸汽加热，稀磷酸在碳化硅换热管中下降并汽化，最后在第二气液分离罐122气液分离。

真空组件125使二级降膜蒸发工段120在二定的真空度下运行。二级降膜蒸发工段120在真空条件下操作，可以降低高浓度磷酸蒸发的操作温度，使气液平衡时更多的磷酸进入液相，增加浓缩效率。

进一步地，在本实施例中，二级降膜蒸发工段120还包括第二冷凝器124，第二冷凝器124与第二降膜蒸发器121的气体出口连接。

承上所述，第二降膜蒸发器121蒸发产生的水蒸气经气相管道进入第二冷凝器124，水蒸气冷凝后进入冷凝水罐(图中未标出)，不凝气体由放空管道排出系统。液相磷酸由第二循环泵123不断强制循环蒸发浓缩至所需浓度并排至界外。

进一步地，真空组件125与第二冷凝器124的气体出口连接。不凝气体进入真空组件125，使第二冷凝器124具有真空缓冲的作用。

在本实施例中，第二冷凝器124的气体入口处设置有喷淋组件，所述喷淋组件与冷凝液泵连接。在本实施例中，冷凝液为冷凝水，在本实用新型的其他实施例中，冷凝液也可以为其他冷凝介质。

第二冷凝器124的气体入口处设置有喷淋组件，换言之，第二冷凝器124的气体入口设置有冷凝液喷淋组件，冷凝液以雾化的形态对进入第二冷凝器124的气相降温，雾化后的冷凝液直接与气相混合。对第二降膜蒸发器121的气体直接冷却。

低温冷凝水通过冷凝水泵输送至第二冷凝器124进口管道，并经过雾化喷嘴对气相管道喷淋，可以直接降低第二冷凝器124的气体进口温度，保护冷凝器在酸性工况条件下较低腐蚀速率，延长设备的使用寿命。此外，磷酸浓缩蒸发产生的二次蒸汽在进入第二冷凝器124之前降温冷却，同时对二次蒸汽夹带的氟硅酸等杂质有洗涤净化的效果。

在本实施例中，第二循环泵123为PFA合金泵。在本实用新型的其他实施例中，第二循环泵123也可以为其他泵。

采用PFA合金泵强制大流量循环蒸发，降低磷酸浓缩蒸发时汽化率，可以减少稀磷酸在浓缩过程中因汽化夹带至气相中。

在本实施例中，第二循环泵123的出口连接有磷酸出口管道。

二级降膜蒸发工段120可以将磷酸65％浓缩至100％。需要说明的是，在其他实施例中，可以根据最终磷酸浓度的需求选择最终的浓度。

在本实施例中，第一气液分离罐112、第二气液分离罐122采用钢衬聚四氟乙烯材质，在其他实施例中，也可以采用哈氏合金材质。

在本实用新型的实施例中，第一降膜蒸发器111、第二降膜蒸发器121的分布器和管板可以采用聚四氟乙烯制作也可以用哈氏合金。

在本实施例中，本领域技术人员可以根据地势、温度等设置泵、阀门、副管、检测点、液位计、温度计、流量计等工艺中常见的元件，本实施例将不再对磷酸浓缩系统100中需要的控制阀、截止阀、控制点等基本元件进行赘述。

图4示出了本实用新型实施例提供的真空组件125的结构示意图，请参阅图4。

承上所述，真空组件125与第二冷凝器124的气体出口连接。不凝气体进入真空组件125，使第二冷凝器124具有真空缓冲的作用。

在本实施例中，真空组件125包括相互连接的真空泵，换热器。

本实用新型实施例提供的磷酸浓缩系统100的主要优点在于：

磷酸浓缩系统100操作环境好，特别是蒸发产生的气相经冷凝器冷凝后几乎没有三废排放，环保减排。通过一级降膜蒸发工段110浓缩，真空操作配合二级降膜蒸发工段120的配合，强制循环降膜蒸发可以将磷酸浓缩至100％。

本实用新型还提供一种技术方案：

一种磷酸生产系统，所述磷酸生产系统包括上述的磷酸浓缩系统100。进一步地，磷酸生产系统还包括磷酸储罐，第二循环泵123的出口连接有磷酸出口管道。磷酸出口管道与磷酸储罐连接。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磷酸浓缩系统，其特征在于，所述磷酸浓缩系统包括：

一级降膜蒸发工段，所述一级降膜蒸发工段包括第一降膜蒸发器、第一气液分离罐、第一循环泵，所述第一气液分离罐通过所述第一循环泵与所述第一降膜蒸发器连接，所述第一降膜蒸发器的出口与所述第一气液分离罐连通；

二级降膜蒸发工段，所述二级降膜蒸发工段包括第二降膜蒸发器、第二气液分离罐、第二循环泵、真空组件，所述第二气液分离罐通过所述第二循环泵与所述第二降膜蒸发器连接，所述第二降膜蒸发器的出口与所述第二气液分离罐连通；所述真空组件与所述第二气液分离罐连接；

所述第一循环泵通过管道与所述第二气液分离罐连接。

2.根据权利要求1所述的磷酸浓缩系统，其特征在于，所述一级降膜蒸发工段还包括第一冷凝器，所述第一冷凝器与所述第一降膜蒸发器的气体出口连接。

3.根据权利要求2所述的磷酸浓缩系统，其特征在于，所述第一冷凝器的气体入口处设置有喷淋组件，所述喷淋组件与冷凝液泵连接。

4.根据权利要求1所述的磷酸浓缩系统，其特征在于，所述二级降膜蒸发工段还包括第二冷凝器，所述第二冷凝器与所述第二气液分离罐连接。

5.根据权利要求4所述的磷酸浓缩系统，其特征在于，所述第二冷凝器的气体入口处设置有喷淋组件，所述喷淋组件与冷凝液泵连接。

6.根据权利要求4所述的磷酸浓缩系统，其特征在于，所述真空组件与所述第二冷凝器的气体出口连接。

7.根据权利要求1所述的磷酸浓缩系统，其特征在于，所述第一降膜蒸发器、所述第二降膜蒸发器的换热管均为碳化硅层换热管。

8.根据权利要求1所述的磷酸浓缩系统，其特征在于，所述第二循环泵的出口连接有磷酸出口管道。

9.根据权利要求1所述的磷酸浓缩系统，其特征在于，所述第一循环泵、所述第二循环泵均为PFA合金泵。

10.一种磷酸生产系统，其特征在于，所述磷酸生产系统包括权利要求1-9任一项所述的磷酸浓缩系统。