CN209759039U - 一种湿法磷酸硫化除砷净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种湿法磷酸硫化除砷净化装置，包括螺旋输送机、硫化剂料仓、文丘里混合器、反应罐以及固液分离装置；硫化剂通过螺旋输送机进入硫化剂料仓，硫化剂料仓出口连接文丘里混合器上设置的硫化剂进口；文丘里混合器出口连接反应罐进口，反应罐出口连接固液分离装置；文丘里混合器上还设置磷酸溶液进口；硫化剂料仓上设置压缩空气进口；反应罐为气密装置。通过采用文丘里混合器代替传统搅拌，使得多种物料在文丘里混合器中均匀混合，设备占地面积小、无动力消耗，节省能源和成本。同时，反应罐为气密装置且硫化剂不需要单独配置成溶液，有效的防止了反应中产生的硫化氢气体的溢出，提高现场操作安全性和保护环境。

Description

一种湿法磷酸硫化除砷净化装置

技术领域

本实用新型属于磷酸工业领域，涉及一种湿法磷酸硫化除砷净化装置。

背景技术

磷酸作为化工基本原料被广泛应用于医药、化工、食品等各个领域。但是湿法磷酸由于其杂质含量高，无法应用于化工行业以外的其他领域。砷在湿法磷酸中主要来源于磷矿石，根据磷矿石的品质不同，略有波动。砷的含量虽小，但它的存在往往对后续磷酸盐产品的质量产生较大影响，且是磷酸中较难去除的杂质之一。磷酸除砷的主要方法有化学沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法等。

目前化学沉淀法是诸多方法中使用最为广泛的方法之一。在磷酸中添加硫化剂，使得砷离子与硫离子生成硫化砷沉淀。现有在湿法磷酸工业中普遍使用的硫化除砷装置由混合槽和沉降槽组成，在通常生产操作下，硫化剂与磷酸在混合槽中通过机械搅拌实现充分反应，硫化反应过程中会有硫化氢气体溢出，影响现场操作安全和环境；同时，整个装置受限于机械搅拌和自然沉降的工艺限制，占地面积较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种湿法磷酸硫化除砷净化装置。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种湿法磷酸硫化除砷净化装置，包括螺旋输送机、硫化剂料仓、文丘里混合器、反应罐以及固液分离装置；

螺旋输送机上设置硫化剂进口，螺旋输送机出口依次连接硫化剂料仓、文丘里混合器、反应罐和固液分离装置；文丘里混合器上还设置磷酸溶液进口；硫化剂料仓上设置压缩空气进口；反应罐为气密装置。

本实用新型进一步的改进在于：

固液分离装置为沉降槽。

固液分离装置包括渣浆槽、清液槽以及与反应罐出口依次连接的滤器进液泵和自动反洗表面过滤器；

渣浆槽和清液槽分别连接自动反洗表面过滤器的渣浆出口和清液出口。

过滤器进液泵为气动隔膜泵，所述自动反洗表面过滤器、反应罐、渣浆槽及清液槽均采用耐酸碱腐蚀材质制作。

固液分离装置还包括ORP测定仪，ORP测定仪设置在过滤器进液泵出口和自动反洗表面过滤器进口之间的管道上；ORP测定仪与螺旋输送机连接。

净化装置还包括搅拌器，搅拌器与反应罐密封连接，用于搅拌反应罐内的混合液。

搅拌器为超声波搅拌器。

净化装置还包括电磁流量计，电磁流量计设置在文丘里混合器的磷酸溶液进液管上，用于检测磷酸溶液的进液量。

反应罐顶部设置开孔，开孔通过管线连接文丘里混合器上设置的气体进口，管线与开孔法兰连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

通过采用文丘里混合器代替传统搅拌，使得多种物料在文丘里混合器中均匀混合，设备占地面积小、无动力消耗，节省能源和成本。反应罐为气密装置，有效的防止了反应中产生的硫化氢气体的溢出，提高现场操作安全性和保护环境。采用螺旋输送机、硫化剂料仓与压缩空气配合使用，通过螺旋输送机控制硫化剂的加入速率，使反应物配比更加合理；同时，硫化剂不需要单独配置成溶液，避免了配置过程中硫化剂与水反应产生的硫化氢气体对系统安全的影响，提高装置的安全性。

进一步的，使用自动反洗表面过滤器作为固液分离装置，其原理为正压膜过滤，占地面积小，过滤周期短，过滤精度高，在运行过程中能实现自动排渣，底渣进入渣浆槽进行后续集中处理，清理方便。

进一步的，采用ORP测定仪与螺旋输送机连锁，通过长时间运行确定反应最佳状态后确定ORP读数即氧化还原电位，将测定信息发送至螺旋输送机，通过螺旋输送机控制输送硫化钙加入量来维持ORP测定仪数据稳定，使整个反应过程可控性更强，反应更充分。

进一步的，采用超声波搅拌器从分子层面对混合液进行催化反应，使得物料之间充分混合、反应，加快反应效率。

进一步的，反应罐顶部配备开孔，连接至文丘里混合器上设置的气体进口，文丘里混合器产生的负压将反应罐产生的硫化氢气体吸入，循环进入反应罐，有害的硫化氢气体可作为硫化剂继续反应，安全性得到提高，反应也更加充分。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的装置使用流程框图。

其中：1-电磁流量计；2-螺旋输送机；3-硫化剂料仓；4-文丘里混合器；5-搅拌器；6-反应罐；7-过滤器进液泵；8-ORP测定仪；9-渣浆槽；10-清液槽；11-自动反洗表面过滤器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1和2，本实用新型一种湿法磷酸硫化除砷净化装置，包括电磁流量计1、螺旋输送机2、硫化剂料仓3、文丘里混合器4、超声波搅拌器5、反应罐6、过滤器进液泵7、ORP测定仪8、渣浆槽9、清液槽10、自动反洗表面过滤器11。

待处理的磷酸溶液通过磷酸溶液进液管后，由文丘里混合器4磷酸溶液进口进入文丘里混合器4，并通过设置在磷酸溶液进液管上的电磁流量计1检测磷酸溶液进液量；同时，螺旋输送机2将定量的硫化剂输送至硫化剂料仓3，通过压缩空气向硫化剂料仓3中吹气，将硫化剂由文丘里混合器4上设置的硫化剂进口送至文丘里混合器4。

磷酸溶液与硫化钙粉末在文丘里混合器4中实现固液混合后自流进入反应罐6，反应罐6为气密装置，有效的防止了反应产生的硫化氢气体的外溢，同时配备搅拌器5，搅拌器5可以选用超声波搅拌器，采用超声波搅拌装置从分子层面对混合液进行催化反应，加快反应效率。在反应罐6顶部配备开孔，开孔通过管线连接文丘里混合器4进料口，外溢的硫化氢气体在文丘里混合器4的微负压作用下循环进入反应罐6作为硫化剂继续反应。开孔与管线通过法兰进行连接。

反应罐6出口连接过滤器进液泵7，同时在过滤器进液泵7出口和自动反洗表面过滤器11进口之间的管道上安装ORP测定仪8，ORP测定仪8与螺旋输送机2连锁，形成控制回路；根据ORP测定仪8的测定信息控制螺旋输送2输送硫化钙加入量。通过长时间运行确定反应最佳状态后确定ORP读数，即氧化还原电位，通过控制螺旋输送2输送硫化钙加入量来维持ORP测定仪8的数据稳定。混合溶液在0.2MPa的泵压的作用下进入自动反洗表面过滤器11实现强制过滤，滤饼在自动反洗表面过滤器的PLC程序下定期排入渣浆槽9，清液进入清液槽10。

电磁流量计1采用耐磷酸腐蚀产品。文丘里混合器4设计一个主进液口进磷酸溶液；两个支口，分别进硫化钙粉末与反应罐外溢的硫化氢气体。过滤器进液泵7采用气动隔膜泵，耐酸碱腐蚀。自动反洗表面过滤器11、反应罐6均采用316L不锈钢材质加工制作。渣浆槽9及清液槽10均采用316L材质加工制作。本净化装置中所有与磷酸溶液接触部位均采用耐磷酸腐蚀材质制作。

通过采用文丘里混合器代替传统搅拌，使得多种物料在文丘里混合器中均匀混合，设备占地面积小、无动力消耗。采用螺旋输送机2、硫化剂料仓3与压缩空气配合使用，硫化剂不需要单独配置成溶液，避免了配置过程中硫化剂与水反应产生的硫化氢气体对系统安全的影响。其中，硫化剂可以选用硫化钙粉末，采用硫化钙作为硫化剂，在反应过程中发生如下反应：

As³⁺+S^2-＝As₂S₃↓Ca²⁺+PO₄ ^3-＝Ca₃(PO₄)₂↓

该反应中作为硫化剂的硫化钙引入的钙离子也被沉淀为磷酸钙，通过自动反洗表面过滤器固液分离后，磷酸除砷中不引入其他离子。

反应槽6顶部配备抽气口法兰，连接至文丘里混合器支路进料口，当磷酸液体通过时，文丘里混合器产生的负压将反应槽产生的硫化氢气体吸入，循环进入反应槽，有害的硫化氢气体可作为硫化剂继续反应。

使用自动反洗表面过滤器11作为固液分离装置，其原理为正压膜过滤，占地面积小，过滤周期短，过滤精度高，在运行过程中能实现自动排渣，底渣进入渣浆槽9进行后续集中处理，清理方便。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种湿法磷酸硫化除砷净化装置，其特征在于，包括螺旋输送机(2)、硫化剂料仓(3)、文丘里混合器(4)、反应罐(6)以及固液分离装置；

螺旋输送机(2)上设置硫化剂进口，螺旋输送机(2)出口依次连接硫化剂料仓(3)、文丘里混合器(4)、反应罐(6)和固液分离装置；文丘里混合器(4)上还设置磷酸溶液进口；硫化剂料仓(3)上设置压缩空气进口；反应罐(6)为气密装置。

2.根据权利要求1所述的湿法磷酸硫化除砷净化装置，其特征在于，所述固液分离装置为沉降槽。

3.根据权利要求1所述的湿法磷酸硫化除砷净化装置，其特征在于，所述固液分离装置包括渣浆槽(9)、清液槽(10)以及与反应罐(6)出口依次连接的过滤器进液泵(7)和自动反洗表面过滤器(11)；

渣浆槽(9)和清液槽(10)分别连接自动反洗表面过滤器(11)的渣浆出口和清液出口。

4.根据权利要求3所述的湿法磷酸硫化除砷净化装置，其特征在于，所述过滤器进液泵(7)为气动隔膜泵，所述自动反洗表面过滤器(11)、反应罐(6)、渣浆槽(9)及清液槽(10)均采用耐酸碱腐蚀材质制作。

5.根据权利要求3所述的湿法磷酸硫化除砷净化装置，其特征在于，所述固液分离装置还包括ORP测定仪(8)，ORP测定仪(8)设置在过滤器进液泵(7)出口和自动反洗表面过滤器(11)进口之间的管道上；ORP测定仪(8)与螺旋输送机(2)连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的湿法磷酸硫化除砷净化装置，其特征在于，所述净化装置还包括搅拌器(5)，搅拌器(5)与反应罐(6)密封连接，用于搅拌反应罐内的混合液。

7.根据权利要求6所述的湿法磷酸硫化除砷净化装置，其特征在于，所述搅拌器(5)为超声波搅拌器。

8.根据权利要求1-5任一项所述的湿法磷酸硫化除砷净化装置，其特征在于，所述净化装置还包括电磁流量计(1)，电磁流量计(1)设置在文丘里混合器的磷酸溶液进液管上，用于检测磷酸溶液的进液量。

9.根据权利要求1-5任一项所述的湿法磷酸硫化除砷净化装置，其特征在于，所述反应罐(6)顶部设置开孔，开孔通过管线连接文丘里混合器(4)上设置的气体进口，管线与开孔法兰连接。