CN218554091U - 一种生产粉末状固体磷酸的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及化工设备技术领域，具体为一种生产粉末状固体磷酸的装置，包括反应釜体，反应釜体具有反应腔；搅拌件，搅拌件为一对可相对回转两端延伸的S型搅拌桨，S型搅拌桨由两端向中间呈螺旋状，S型搅拌桨与反应釜体的内壁的间隙由两端向中间逐渐增大；两根搅拌件换热管，搅拌件换热管通过搅拌轴进入搅拌件，对搅拌件进行换热；夹套换热器，夹套换热器包覆反应釜体。该生产粉末状固体磷酸的装置中，采用特殊设计的搅拌桨叶、反应釜体及控温方式对液体磷酸、晶种进行搅拌反应，避免晶体初次成核发生，促使晶体成核以二次成核为主，并促进磷酸溶液的流体剪应力成核和接触成核，从而实现对磷酸溶液结晶为固体磷酸反应过程的较优控制。

Description

一种生产粉末状固体磷酸的装置

技术领域

本实用新型涉及化工设备技术领域，具体地说，涉及一种生产粉末状固体磷酸的装置。

背景技术

磷酸是重要的基础化工原料，广泛应用于各行业，如农业、饲料、建材、食品、医药、化工等。磷酸溶液浓度较低时呈现较好的流动性，随着浓度的增加其粘度快速增加，在较高浓度下呈现粘稠状，如25℃时水的粘度为0.89cp，而H3PO4含量为75％时的溶液粘度为12cp、100％时的溶液粘度为100cp、105％时的溶液粘度为440cp，高浓度磷酸溶液的高粘度使其取用不便，且采用塑料桶装的包装、运输成本较高。根据磷酸的相图，磷酸溶液的H3PO4含量在约104％至107.5％、112.5％至120％范围内为无结晶区，而在约小于104％、107.5％至112.5％范围内适当的温度下可凝固为固体，因此可通过对磷酸溶液的温度控制并辅以提供晶种以利于晶核形成、成长的方式制备固体磷酸，以方便H3PO4含量较高时的高浓度磷酸的取用，同时还能降低高浓度磷酸的包装、运输成本，减少高浓度液态磷酸取用损失，避免包装桶及取用时残留酸对环境的污染，并可进一步拓宽高浓度磷酸的工业用途。目前，在固体磷酸的生产过程中，存在结晶过程控制困难、易爆发式结晶或长久不结晶、结晶产品成块团状或成与反应器形状一致的大块状、结晶颗粒粒径不可控不一致、产品不易从反应器中取出、反应器有效容积利用率低、生产效率低等问题。

如中国专利CN110116996A公开了一种造粒结晶制备固体磷酸的装置及方法，该装置结构较为复杂，生产固体磷酸时粒度不可控、不一致，固体磷酸取出不方便，且采用风冷换热耗能高；中国专利CN110171808B公开了一种球粒状固体磷酸的制备装置及其制备方法，该装置结构较为复杂，采用作为冷却介质的惰性液体包括烷烃、烯烃、卤代烃、芳香烃、醚、酮中的一种或多种的混合物，导致生产成本较高，工业化生产不易实现；中国专利CN103569980A公开了一种固体磷酸的生产方法，该方法固体磷酸成块团状，形状、粒径不可控，块团状固体磷酸取用不便；中国专利CN113716537A公开了一种粉末状固体磷酸的制备方法，该方法所述的常规捏合机及其桨叶“Z”型、“∑”型或鱼尾型结构设计易造成结晶后固体磷酸堆积于反应器四角、底部，造成桨叶卡死，使得生产效率降低，且捏合机有效容积利用率也较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种生产粉末状固体磷酸的装置，以解决上述背景技术中提出的常规捏合机及其桨叶“Z”型、“∑”型或鱼尾型结构设计易造成结晶后固体磷酸堆积于反应器四角、底部，造成桨叶卡死，使得生产效率降低，且捏合机有效容积利用率也较低问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种生产粉末状固体磷酸的装置，包括反应釜体，所述反应釜体具有反应腔；

搅拌件，所述搅拌件为一对可相对回转两端延伸的S型搅拌桨，S型搅拌桨由两端向中间呈螺旋状，S型搅拌桨与反应釜体的内壁的间隙由两端向中间逐渐增大，所述搅拌件可转动地设在反应腔内；

两根搅拌件换热管，所述搅拌件换热管通过搅拌轴进入搅拌件，对搅拌件进行换热，所述搅拌件换热管的换热媒体为水；

夹套换热器，所述夹套换热器包覆反应釜体，对反应釜体进行换热，所述夹套换热器的换热媒体为水。

作为优选，反应腔包括半圆形反应腔、长方体反应腔。

作为优选，S型搅拌桨包括第一S型搅拌桨、第二S型搅拌桨。

作为优选，还包括反应釜盖，所述反应釜盖具有液体磷酸加料管、补水管、晶种加料口、换气扇、照明装置、观察视窗，所述补水管贯穿于反应釜体，所述补水管的底部、侧壁开有排水小孔；所述换气扇可排出反应釜体内的高温气体，辅助反应物料换热。

作为优选，还包括反应釜体支座，所述反应釜体支座位于所述反应釜体的下方，可支撑反应釜体；反应釜体翻转液压杆，所述反应釜体翻转液压杆通过连接动力系统，可实现对反应釜体的翻转；反应釜盖开闭液压杆，所述反应釜盖开闭液压杆通过连接动力系统，可实现对反应釜盖的开、闭。

作为优选，还包括换热媒体测温计，所述换热媒体测温计位于所述夹套换热器的侧壁；反应物料测温计，所述反应物料测温计位于反应腔底部两个相接的半圆连接处。

作为优选，所述搅拌件换热管的一端设置有第一搅拌件换热媒体入口、第二搅拌件换热媒体入口，所述搅拌件换热管的另一端设置有第一搅拌件换热媒体出口、第二搅拌件换热媒体出口。

作为优选，S型搅拌桨与反应釜体的内壁的间隙最大处为8-20mm,最小为3-6mm。

作为优选，所述搅拌件对反应物料的作用包括但不限于搅拌、挤压、破碎，所述搅拌件可正转以便对反应物料进行搅拌、挤压、破碎，所述搅拌件可反转以便对反应物料进行排出出料。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1、该生产粉末状固体磷酸的装置中，采用特殊设计的搅拌桨叶、反应釜体及控温方式对液体磷酸、晶种进行搅拌反应，避免晶体初次成核发生，促使晶体成核以二次成核为主，并促进磷酸溶液的流体剪应力成核和接触成核，从而实现对磷酸溶液结晶为固体磷酸反应过程的较优控制。

2、该生产粉末状固体磷酸的装置中，同时还可对结晶后的固体磷酸进行挤压、破碎，所生产的粉末状固体磷酸产品粒径较为均一，方便取用。

3、该生产粉末状固体磷酸的装置中，结构简单，设计合理，易于操作，易于工业化生产，生产效率高，能耗低，成本低，可生产不同P₂O₅含量的固体磷酸。

附图说明

图1为本实用新型的主视图示意图；

图2为本实用新型的左视图示意图；

图3为本实用新型的俯视图示意图。

图中各个标号意义为：

1、反应釜体；101、半圆形反应腔；102、长方体反应腔；2、搅拌件；201、第一S型搅拌桨；202、第二S型搅拌桨；3、搅拌件换热管；301、第一搅拌件换热媒体入口；302、第二搅拌件换热媒体入口；303、第一搅拌件换热媒体出口；304、第二搅拌件换热媒体出口；4、反应釜体支座；5、反应釜盖；501、液体磷酸加料管；502、补水管；503、晶种加料口；504、换气扇；505、照明装置；506、观察视窗；6、夹套换热器；601、换热媒体进口；602、换热媒体出口；7、反应釜体翻转液压杆；8、反应釜盖开闭液压杆；9、换热媒体测温计；10、反应物料测温计。

具体实施方式

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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种生产粉末状固体磷酸的装置，如图1、图3所示，包括反应釜体1，反应釜体1具有反应腔，反应釜体1的底部设置有换热媒体进口601，反应釜体1的一侧设置有换热媒体出口602；

搅拌件2，搅拌件2为一对可相对回转两端延伸的S型搅拌桨，S型搅拌桨由两端向中间呈螺旋状，可实现反应物料由搅拌桨两端向反应釜体1中心的输送，S型搅拌桨与反应釜体1的内壁的间隙由两端向中间逐渐增大，搅拌件2可转动地设在反应腔内，可强化对反应物料的搅拌、挤压、破碎，减少反应物料在反应腔底部的停留，防止反应物料结块、卡死搅拌桨，提高生产效率；

两根搅拌件换热管3，搅拌件换热管3通过搅拌轴进入搅拌件2，对搅拌件2进行换热，搅拌件换热管3的换热媒体为水；

夹套换热器6，夹套换热器6包覆反应釜体1，对反应釜体1进行换热，夹套换热器6的换热媒体为水。

本实施例中，反应腔包括半圆形反应腔101、长方体反应腔102。

具体的，S型搅拌桨包括第一S型搅拌桨201、第二S型搅拌桨202。

进一步的，还包括反应釜盖5，反应釜盖5具有液体磷酸加料管501、补水管502、晶种加料口503、换气扇504、照明装置505、观察视窗506，补水管502贯穿于反应釜体1，液体磷酸加料管501用于加入液体磷酸原料，补水管502的底部、侧壁开有排水小孔，使补水均匀洒布于反应釜体1内；换气扇504可排出反应釜体1内的高温气体，辅助反应物料换热。

进一步的，还包括反应釜体支座4，反应釜体支座4位于反应釜体1的下方，可支撑反应釜体1；反应釜体翻转液压杆7，反应釜体翻转液压杆7通过连接动力系统，可实现对反应釜体1的翻转；反应釜盖开闭液压杆8，反应釜盖开闭液压杆8通过连接动力系统，可实现对反应釜盖5的开、闭。

进一步的，还包括换热媒体测温计9，换热媒体测温计9位于夹套换热器6的侧壁；反应物料测温计10，反应物料测温计10位于半圆形反应腔101底部两个相接的半圆连接处，用于监测反应物料温度。

进一步的，搅拌件换热管3的一端设置有第一搅拌件换热媒体入口301、第二搅拌件换热媒体入口302，搅拌件换热管3的另一端设置有第一搅拌件换热媒体出口303、第二搅拌件换热媒体出口304。

进一步的，S型搅拌桨与反应釜体1的内壁的间隙最大处为8-20mm,最小为3-6mm，可实现对颗粒物料的挤压破碎得到粉末状产品。

进一步的，搅拌件2对反应物料的作用包括但不限于搅拌、挤压、破碎，搅拌件2可正转以便对反应物料进行搅拌、挤压、破碎，减少反应物料在反应腔底部的停留，搅拌件2可反转以便对反应物料进行排出出料。

值得注意的是，液体磷酸加料管501用于加入液体磷酸原料，补水管502用于补水调节磷酸溶液的P₂O₅浓度，晶种加料口503用于加入反应晶种，提供晶核，促进磷酸溶液结晶为固体磷酸；照明装置505与观察视窗506共同作用，便于对反应釜体1内物料反应状态的实时观察、监控。

本实用新型的生产粉末状固体磷酸的装置在使用时，首先将待加工的磷酸溶液原料通过液体磷酸加料管501加入到反应釜体1内，根据所需生产的粉末状固体磷酸P₂O₅含量，通过补水管502补水调节磷酸溶液P₂O₅浓度，通过晶种加料口503加入对应的晶种；

采用搅拌件2对磷酸溶液进行搅拌以促进磷酸溶液向固体磷酸反应、结晶，反应、结晶过程中采用搅拌件换热管3、夹套换热器6及换气扇504对磷酸溶液进行加热、冷却以控制其反应、结晶温度，反应、结晶过程中液体磷酸的温度通过反应物料测温计10进行监测、换热媒体的温度通过换热媒体测温计9进行监测，通过观察视窗506观察反应、结晶过程中液体磷酸向固体磷酸结晶转变的物料状态变化，根据物料状态变化适时调整搅拌件2的转速并控制反应结晶温度；

在反应釜体1内液体磷酸全部结晶为固体磷酸后，逐步降低搅拌件2的转速，利用搅拌件2对固体磷酸进行挤压、破碎，直至成粉末状固体磷酸产品，挤压、破碎过程中产生的热量由搅拌件换热管3、夹套换热器6及换气扇504移除；

反应、结晶、挤压、破碎得到的粉末固体磷酸产品，通过反应釜盖开闭液压杆8打开反应釜盖5后，翻转反应釜体1，将产品倒出后进行包装或进入下一生产工序；

本实用新型提出的一种高效率生产粉末状固体磷酸的装置具有结构简单、设计合理、易于操作、易于进行工业化生产，生产效率高，能耗低、成本低的特点，所生产的粉末状固体磷酸粒径较为均一，方便取用，且可生产不同P₂O₅含量的固体磷酸，如固体正磷酸、固体过磷酸、固体焦磷酸等粉末状固体磷酸。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种生产粉末状固体磷酸的装置，其特征在于：包括

反应釜体(1)，所述反应釜体(1)具有反应腔；

搅拌件(2)，所述搅拌件(2)为一对可相对回转两端延伸的S型搅拌桨，S型搅拌桨由两端向中间呈螺旋状，S型搅拌桨与反应釜体(1)的内壁的间隙由两端向中间逐渐增大，所述搅拌件(2)可转动地设在反应腔内；

两根搅拌件换热管(3)，所述搅拌件换热管(3)通过搅拌轴进入搅拌件(2)，对搅拌件(2)进行换热，所述搅拌件换热管(3)的换热媒体为水；

夹套换热器(6)，所述夹套换热器(6)包覆反应釜体(1)，对反应釜体(1)进行换热，所述夹套换热器(6)的换热媒体为水。

2.根据权利要求1所述的生产粉末状固体磷酸的装置，其特征在于：所述反应腔底部为两个相接的半圆形反应腔(101)、上部为长方体反应腔(102)。

3.根据权利要求1所述的生产粉末状固体磷酸的装置，其特征在于：所述S型搅拌桨包括第一S型搅拌桨(201)、第二S型搅拌桨(202)。

4.根据权利要求1所述的生产粉末状固体磷酸的装置，其特征在于：还包括

反应釜盖(5)，所述反应釜盖(5)具有液体磷酸加料管(501)、补水管(502)、晶种加料口(503)、换气扇(504)、照明装置(505)、观察视窗(506)，所述补水管(502)贯穿于反应釜体(1)，所述补水管(502)的底部、侧壁开有排水小孔；所述换气扇(504)可排出反应釜体(1)内的高温气体，辅助反应物料换热。

5.根据权利要求4所述的生产粉末状固体磷酸的装置，其特征在于：还包括

反应釜体支座(4)，所述反应釜体支座(4)位于所述反应釜体(1)的下方，可支撑反应釜体(1)；

反应釜体翻转液压杆(7)，所述反应釜体翻转液压杆(7)通过连接动力系统，可实现对反应釜体(1)的翻转；

反应釜盖开闭液压杆(8)，所述反应釜盖开闭液压杆(8)通过连接动力系统，可实现对反应釜盖(5)的开、闭。

6.根据权利要求5所述的生产粉末状固体磷酸的装置，其特征在于：还包括

换热媒体测温计(9)，所述换热媒体测温计(9)位于所述夹套换热器(6)的侧壁；

反应物料测温计(10)，所述反应物料测温计(10)位于反应腔底部两个相接的半圆连接处。

7.根据权利要求6所述的生产粉末状固体磷酸的装置，其特征在于：所述搅拌件换热管(3)的一端设置有第一搅拌件换热媒体入口(301)、第二搅拌件换热媒体入口(302)，所述搅拌件换热管(3)的另一端设置有第一搅拌件换热媒体出口(303)、第二搅拌件换热媒体出口(304)。

8.根据权利要求1所述的生产粉末状固体磷酸的装置，其特征在于：所述S型搅拌桨与反应釜体(1)的内壁的间隙最大处为8-20mm,最小为3-6mm。

9.根据权利要求1所述的生产粉末状固体磷酸的装置，其特征在于：所述搅拌件(2)对反应物料的作用包括但不限于搅拌、挤压、破碎，所述搅拌件(2)可正转以便对反应物料进行搅拌、挤压、破碎，所述搅拌件(2)可反转以便对反应物料进行排出出料。

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