CN218954846U - 电子级磷酸生产过程热能回收利用的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电子级磷酸生产过程热能回收利用的装置；该装置包括五氧化二磷反应塔，其顶部设有上封头夹套和导气管夹套，下部设有环喷枪冷却夹套，底部设下封头夹套，反应塔顶部还连接有汽包，该装置还包括软水槽；软水槽分别对上封头夹套、导气管夹套、环喷枪冷却夹套和下封头夹套供水，环喷枪冷却夹套和下封头夹套回水至汽包；上封头夹套和导气管夹套回水至软水槽。本实用新型将反应塔上部和下部的冷却水进行分流，上部收集的低温水继续作为循环冷却水，下部收集的高温水用作汽包补水，这样可充分回收热能，实现高效利用。

Description

电子级磷酸生产过程热能回收利用的装置

技术领域

本实用新型属于电子化学品制造领域，具体涉及一种电子级磷酸生产过程热能回收利用的装置。

背景技术

电子级磷酸属于微电子化学品产品之一，电子化学品一般指与电子工业配套的专用化学品。广泛地用于超大规模集成电路、大屏幕液晶显示器等微电子工业，被称为“磷化工皇冠上的明珠”，主要用于芯片的湿法清洗和湿法蚀刻。伴随着国际半导体芯片（IC）和液晶制造业迅速向中国转移，电子级磷酸的需求量也在稳步增长。

目前，电子级磷酸生产仍以热法磷酸为主流，利用硅石和焦炭的混合物在高温下将磷矿还原并产生黄磷，再经过氧化和水合制得高浓度磷酸。其中，黄磷进入五氧化二磷反应塔与空气发生氧化反应生成五氧化二磷，同时放出大量的热能，这些热能通过辐射换热的形式被设置于五氧化二磷反应塔壁面的一系列上升管内的水所吸收，上升管内的水因吸收能量而汽化，形成汽水混合的两相流体。上升管内由于水受热汽化所产生的水蒸汽进入汽包，经汽水分离后产生饱和蒸汽，蒸汽经汽包导出进入分汽缸输出。在水蒸气输出过程中实现了热法磷酸在黄磷燃烧时热能的回收，并产生蒸汽。蒸汽可通过管道对外输送销售，产生经济效益。

发明内容

本实用新型提供一种三氧化硫汽化的装置与方法，该装置能够分类利用热能，回收效果好。

本实用新型的技术方案是，一种电子级磷酸生产过程热能回收利用的装置，包括五氧化二磷反应塔，其顶部设有上封头夹套和导气管夹套，下部设有环喷枪冷却夹套，底部设下封头夹套，反应塔顶部还连接有汽包，该装置还包括软水槽；软水槽分别对上封头夹套、导气管夹套、环喷枪冷却夹套和下封头夹套供水，环喷枪冷却夹套和下封头夹套回水至汽包；上封头夹套和导气管夹套回水至软水槽。

进一步地，软水槽出水口经软水泵、换热器后分别连接至上封头夹套、导气管夹套、环喷枪冷却夹套和下封头夹套。

进一步地，所述换热器为板式换热器。

进一步地，该装置还设有热水槽，环喷枪冷却夹套和下封头夹套的回水先进入热水槽，再经热水泵输送至汽包。

进一步地，汽包内设有液位计，液位计的信号输出端连接控制器的信号输入端，控制器的信号输出端连接热水泵开关。

进一步地，该装置还设有给水槽，上封头夹套和导气管夹套先回水至给水槽，给水槽溢流连接至软水槽。

本实用新型具有以下有益效果：

黄磷在五氧化二磷反应塔下部空间与空气发生燃烧放热反应，具体是液态黄磷进入五氧化二磷反应塔，经过空气雾化成小颗粒，同时与压缩空气混合后迅速燃烧。燃烧生成的高温五氧化二磷气体，首先与下封头以及火焰周围的膜式水冷壁进行强烈的辐射换热，然后一边向上流动，一边继续与四周的膜式水冷壁进行辐射换热，温度逐步降低后从上封头经导气管夹套排出，进入水合塔。通常五氧化二磷反应塔上部称为低温区，下部称为高温区。如果直接将上部和下部混合后进行热能回收，五氧化二磷反应塔上部和下部回水收集的热量，混合后循环软水槽水温升高，需要更低温度或更大流量的冷却水来换热才能满足五氧化二磷反应塔中黄磷燃烧产生热量的换热。黄磷燃烧过程中含氧混合气体带有水分将生产磷酸聚合物，在五氧化二磷反应塔内金属材质表面上形成一层腐蚀性较小的超磷酸保护膜，从而有效地保护金属材质被高温磷蒸汽的腐蚀，从而保证电子级磷酸的金属含量处于较低的水平。五氧化二磷反应塔夹套内循环水温度直接会影响保护膜的附着，从而影响五氧化二磷烟气金属杂质含量。

本实用新型将反应塔上部和下部的冷却水进行分流，上部收集的低温水继续作为循环冷却水，下部收集的高温水用作汽包补水，这样可充分回收热能，实现高效利用。

附图说明

图1为实施例1提供装置的结构示意图。

图中，五氧化二磷反应塔1、板式换热器2、循环软水泵3、循环软水槽4、热水槽5、热水泵6、汽包7、导气管夹套8、上封头夹套9、给水槽10、喷枪11、喷枪附近冷却夹套12、五氧化二磷反应塔下封头夹套13。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限定本实用新型的范围。

实施例1：

一种电子级磷酸生产过程热能回收利用的装置，如图1所示，包括五氧化二磷反应塔1，其顶部设有上封头夹套9和导气管夹套8，下部设有喷枪10及环喷枪冷却夹套12，底部设下封头夹套13，反应塔顶部还连接有汽包7，该装置还包括软水槽4；软水槽分别对上封头夹套9、导气管夹套8、环喷枪冷却夹套12和下封头夹套13供水，环喷枪冷却夹套12和下封头夹套13回水至汽包7；上封头夹套9和导气管夹套8回水至软水槽4。

优选方案中，软水槽4出水口经软水泵3、换热器2后分别连接至上封头夹套9、导气管夹套8、环喷枪冷却夹套12和下封头夹套13。优选地，换热器为板式换热器。软水槽的温度在50-70℃，直接引入五氧化二磷反应塔进行降温吸热效率低，本实用新型在引入之前先进行热交换降温，然后用于反应塔循环，吸热效果好。

换热器的换热介质来源为循环水，上封头夹套9、导气管夹套8位于塔上部，环喷枪冷却夹套12和下封头夹套13位于塔下部；软水到塔上部和下部的比例约为6:4。

优选方案中，该装置还设有热水槽5，环喷枪冷却夹套12和下封头夹套13的回水先进入热水槽，再经热水泵6输送至汽包7。通过热水槽的设置，能够将环喷枪冷却夹套12和下封头夹套13回水进行暂存，根据汽包的需要进行补水。更优选方案中，汽包内设有液位计，液位计的信号输出端连接控制器的信号输入端，控制器的信号输出端连接热水泵6开关。以便实现热水泵启停与汽包液位联锁控制。具体控制器通过液位传感器的输入信号控制泵的调节属于普通技术人员惯用技术手段，在此不进行赘述。

优选方案中，该装置还设有给水槽10，上封头夹套9和导气管夹套8先回水至给水槽10，给水槽溢流连接至软水槽4。五氧化二磷反应塔1外壁是碳钢材质，冷却水经过顶部上封头和导气管夹套时会带出含铁锈杂质，经过给水槽静置后再进入软水槽。

实施例2：

电子级磷酸生产过程热能回收利用的方法，具体步骤为：

（1）软水槽的软水经过软水泵送至板式换热器，降温冷却至22℃；

（2）换热器降温后的冷却水一部分进入五氧化二磷反应塔下封头夹套、环喷枪冷却夹套，回水温度65℃，该部分回水收集至热水槽；

（3）换热器降温后的冷却水一部分进入五氧化二磷反应塔上封头夹套、导气管夹套，回水温度52℃，该部分回水收集至给水槽；

（4）热水槽收集的回水通过热水泵送至汽包；

（5）给水槽收集的回水通过液位溢流至循环软水槽。

黄磷投磷量为950kg/h，采用本实用新型的技术方案，将五氧化二磷反应塔下封头夹套、喷枪附近冷却夹套高温区回水补至汽包，蒸汽产量2.85t/h。

实施例3：

电子级磷酸生产过程热能回收利用的方法，具体步骤为：

（1）软水槽的软水经过软水泵送至板式换热器，降温冷却至25℃；

（2）换热器降温后的冷却水一部分进入五氧化二磷反应塔下封头夹套、环喷枪冷却夹套，回水温度70℃，该部分回水收集至热水槽；

（3）换热器降温后的冷却水一部分进入五氧化二磷反应塔上封头夹套、导气管夹套，回水温度55℃，该部分回水收集至给水槽；

（4）热水槽收集的回水通过热水泵送至汽包；

（5）给水槽收集的回水通过液位溢流至循环软水槽。

黄磷投磷量为850kg/h，采用本实用新型的技术方案，将五氧化二磷反应塔下封头夹套、喷枪附近冷却夹套高温区回水补至汽包，蒸汽产量2.6t/h。

实施例4：

电子级磷酸生产过程热能回收利用的方法，具体步骤为：

（1）软水槽的软水经过软水泵送至板式换热器，降温冷却至20℃；

（2）换热器降温后的冷却水一部分进入五氧化二磷反应塔下封头夹套、环喷枪冷却夹套，回水温度60℃，该部分回水收集至热水槽；

（3）换热器降温后的冷却水一部分进入五氧化二磷反应塔上封头夹套、导气管夹套，回水温度50℃，该部分回水收集至给水槽；

（4）热水槽收集的回水通过热水泵送至汽包；

（5）给水槽收集的回水通过液位溢流至循环软水槽。

黄磷投磷量为850kg/h，采用本实用新型的技术方案，将五氧化二磷反应塔下封头夹套、喷枪附近冷却夹套高温区回水补至汽包，蒸汽产量2.5t/h。

对比例1：

电子级磷酸生产过程冷却水利用装置，包括五氧化二磷反应塔，其顶部设有上封头夹套和导气管夹套，下部设有喷枪及环喷枪冷却夹套，底部设下封头夹套，反应塔顶部还连接有汽包，该装置还包括软水槽；软水槽分别对上封头夹套、导气管夹套、环喷枪冷却夹套和下封头夹套供水，收集所有回水，作为汽包补水。

具体生产时，黄磷投磷量为850kg/h，

（1）软水槽的软水经过软水泵送至板式换热器，降温冷却至20℃；

（2）换热器降温后的冷却水一部分进入五氧化二磷反应塔下封头夹套、环喷枪冷却夹套；另一部分进入五氧化二磷反应塔上封头夹套、导气管夹套；收集所有回水，温度为52-62℃，作为汽包补水，蒸汽产量为2.0-2.5t/h。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电子级磷酸生产过程热能回收利用的装置，其特征在于，包括五氧化二磷反应塔（1），其顶部设有上封头夹套（9）和导气管夹套（8），下部设有环喷枪冷却夹套（12），底部设下封头夹套（13），反应塔顶部还连接有汽包（7），该装置还包括软水槽（4）；软水槽分别对上封头夹套（9）、导气管夹套（8）、环喷枪冷却夹套（12）和下封头夹套（13）供水，环喷枪冷却夹套（12）和下封头夹套（13）回水至汽包（7）；上封头夹套（9）和导气管夹套（8）回水至软水槽（4）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：软水槽（4）出水口经软水泵（3）、换热器（2）后分别连接至上封头夹套（9）、导气管夹套（8）、环喷枪冷却夹套（12）和下封头夹套（13）。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述换热器（2）为板式换热器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该装置还设有热水槽（5），环喷枪冷却夹套（12）和下封头夹套（13）的回水先进入热水槽，再经热水泵（6）输送至汽包（7）。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：汽包内设有液位计，液位计的信号输出端连接控制器的信号输入端，控制器的信号输出端连接热水泵（6）开关。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该装置还设有给水槽（10），上封头夹套（9）和导气管夹套（8）先回水至给水槽（10），给水槽溢流连接至软水槽（4）。

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