CN220424600U - 用于辅助净化磷酸生产的粗磷酸和浓硫酸高效混合装置 - Google Patents

Abstract

用于辅助净化磷酸生产的粗磷酸和浓硫酸高效混合装置，包括筒体（15），插入筒体顶部进入混合酸液面以下的静态混合器（5），设置于筒体内上部的液位计（16），设置于筒体上部的废气回收孔（2）、温度计孔（14）、循环酸进口（10）、混合酸溢流口（17）、循环酸出口（13）、渣排净口（18）；在循环酸进口和循环酸出口之间通过循环管路顺序连接冷却器（7）和循环轴流泵（11），形成酸循环回路，在酸循环回路上设有蝶阀（19）并设有法兰口连接取酸管路及取酸泵（12）；静态混合器顶部设置通过管路连接浓硫酸进料泵（4）和粗磷酸进料泵（3）的法兰口，静态混合器底端的出酸口靠近循环酸进口。本实用新型可连续化操作，物料混合效率高，物料温度满足后续工艺要求，运行安全可靠。

Description

用于辅助净化磷酸生产的粗磷酸和浓硫酸高效混合装置

技术领域

本实用新型属于辅助磷酸净化生产装置技术领域，具体涉及一种粗磷酸和浓硫酸高效混和装置。

背景技术

传统净化磷酸生产常采用如图2所示的中萃工艺，中萃工艺粗磷酸的萃取收率约为60%，并会产生大量杂质含量高的低附加值萃余酸，经济效益差。

随着工艺的改进，行业更多采用图3所示的高萃工艺。提高萃取体系的分配比，可以提高粗磷酸的萃取收率。其中一种提高萃取体系分配比的方法是提高粗磷酸的酸度。补加适量浓硫酸可以提高粗磷酸的酸度，浓硫酸的加入同时也可与粗磷酸中杂质生成酸渣，降低进入萃取反应的杂质，可降低萃余酸杂质含量，高萃工艺粗磷酸的萃取收率大于80%。

但粗磷酸和浓硫酸混合时会产生大量的反应热，而粗磷酸萃取反应需在0℃进行，因此，加入浓硫酸会导致物料温度不满足后续工艺要求。

现有技术的磷酸和浓硫酸混合是采用静态混合器，但静态混合器内部为螺旋折流板，粗磷酸加入浓硫酸后析出大量渣容易造成堵塞，且静态混合器不能降低物料温度。此外，加入浓硫酸的混合热会产生蒸气，进入萃取工序时，蒸汽的溢出会夹带大量萃取剂进入气相，从而造成萃取剂的损失。

因此亟需开发一种可将粗磷酸和浓硫酸均匀混合，满足大量粗磷酸和浓硫酸的混合要求，并能将混合的物料温度降低至0℃，还不易造成堵塞的装置。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种用于辅助净化磷酸生产的磷酸和浓硫酸高效混合装置，该装置将混合酸冷却后温度满足后续萃取工序的要求，可实现连续化操作，实现粗磷酸高值化利用，满足净化磷酸大规模生产的加酸要求。

本实用新型采取的技术方案如下：

用于辅助净化磷酸生产的粗磷酸和浓硫酸高效混合装置，包括带有锥型底的圆柱形的筒体，从筒体顶部插入至筒体内混合酸液面以下的静态混合器，设置于筒体上部的废气回收孔，设置于筒体内上部的液位计，设置于筒体下部侧壁的热电偶式温度计孔，设置于筒体侧壁中部的循环酸进口和混合酸溢流口，设置于锥型底下端的循环酸出口和渣排净口；在循环酸进口和循环酸出口之间通过循环管路顺序连接冷却器和循环轴流泵，形成酸循环回路；在酸循环回路上设置有蝶阀并设置有法兰口连接取酸管路，取酸管路连接取酸泵并在管路上设置有取酸阀门，在取酸泵出口端连接有排酸管路并在排酸管路上设置有排酸阀门和排酸流量计；所述静态混合器顶部设置两个分别通过管路连接浓硫酸进料泵和粗磷酸进料泵的法兰口，在连接静态混合器和浓硫酸进料泵及连接静态混合器和粗磷酸进料泵的管路上分别设置有流量计和截止阀；静态混合器底端的出酸口靠近循环酸进口。

进一步地，在所述静态混合器内部设置有螺旋形折流板。

进一步地，所述酸循环回路内体积流量Q1与静态混合器进料流量Q2的比值为Q1：Q2=（30-50）：1。

进一步地，所述静态混合器底端出酸口插入液面下的深度H大于800mm。

进一步地，所述冷却器为石墨列管式换热器。

进一步地，所述冷却器夹套采用乙二醇的冷冻水冷却，乙二醇冷冻水由进水管进入冷却器，与混合酸换热后温度升高，再由出水管流回冷冻机，在出水管最低点处设置冷冻水排净口。

进一步地，在酸循环回路上设置有循环管路物料排放口。

进一步地，所述液位计为浮球液位计。

本实用新型在筒体顶部设置粗磷酸和浓硫酸静态混合器，可以安全平稳地补加浓硫酸，同时在酸循环回路上设置冷却器，经冷却的混合酸进入筒体，可降低筒体内物料温度。粗磷酸在静态混合器内与浓硫酸混合温度急剧上升，在静态混合器出口处被大量低温循环酸稀释，温度降低，得到满足粗磷酸萃取工艺要求的混和酸。混和酸酸度提高，粗磷酸析出酸渣，提高粗磷酸回收利用率，满足大量粗磷酸除渣及加酸混酸工况。整个装置可以连续操作，处理效率高。

本实用新型结构简单，设备投资少，检修方便。物料混合均匀，满足后续工艺要求，运行安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构示意图；

图2是传统中萃工艺及粗磷酸利用路径；

图3是本实用新型应用的高萃工艺及粗磷酸利用路径。

实施方式

下面结合说明书附图进一步阐述本实用新型的内容。

如图1所示，一种用于磷酸净化生产的粗磷酸和浓硫酸高效混合装置，包括带有锥型底的圆柱形的筒体15，从筒体顶部插入至筒体内混合酸液面以下的静态混合器5，设置于筒体顶端的废气回收孔2，设置于筒体内上部的液位计16，设置于筒体下部侧壁的热电偶式温度计孔14，设置于筒体侧壁中部的循环酸进口10和混合酸溢流口17，设置于锥型底下端的循环酸出口13和渣排净口18。在循环酸进口10和循环酸出口13之间通过循环管路顺序连接冷却器7和循环轴流泵11，形成酸循环回路，在酸循环回路上设置有蝶阀19并设置有法兰口连接取酸管路，取酸管路连接取酸泵12并在管路上设置有取酸阀门12a，在取酸泵出口端连接有排酸管路并在排酸管路上设置有排酸阀门12b和排酸流量计12c。所述静态混合器5顶部设置两个分别通过管路连接浓硫酸进料泵4和粗磷酸进料泵3的法兰口，静态混合器底端的出酸口靠近循环酸进口10且最好位于同一水平位置。在静态混合器5内部设置有螺旋折流板，其目的是增加流入的浓硫酸和粗磷酸的湍动，使物料混合均匀。螺旋折流板为现有技术结构。在连接静态混合器5和粗磷酸进料泵3的管路上分别设置有第一流量计3a和第一截止阀3b。在连接静态混合器5和浓硫酸进料泵4的管路上设置有第二流量计4a和第二截止阀4b。废气回收孔2通过管路外接废气处理装置。废气处理装置采用现有技术装置即可。在酸循环回路上设置有循环管路物料排放口20。

本实用新型设置静态混合器进行浓硫酸和粗磷酸的初混，其目的是防止混合时浓硫酸飞溅，保障操作人员安全。静态混合器出酸口靠近循环酸进口且位于同一水平方向，其目的是利用循环酸动能使物料进一步混合均匀。

所述酸循环回路内体积流量Q1与静态混合器5进料流量Q2的比值为Q1：Q2=（30-50）：1，其目的是利用大量降温的混酸稀释进料，防止局部浓硫酸含量过高而产生高温，物料飞溅。静态混合器5底端出酸口插入液面下的深度H大于800mm，其目的是将高温的混酸通入液相内，减少高温的混和酸与空气接触面积，消除液沫夹带，减少物料损失。

所述冷却器7采用现有技术的石墨列管式换热器，冷却器7夹套采用乙二醇的冷冻水冷却，冷冻水由进水管6进入冷却器，与混合酸换热后温度升高，再由出水管8流回冷冻机，在出水管最低点处设置冷冻水排净口9。

所述液位计16为常用的浮球液位计。浮球的密度小于混合酸的密度，浮球始终漂浮在混合酸的表面，液位计可显示筒体内液位。

本实用新型的工作过程如下：

（1）准备：关闭混合酸溢流口17的阀门、渣排净口18的阀门、取酸阀门12a、冷冻水排净口9的阀门，打开冷冻水进水管6上的进水阀门和出水管8上的出水阀门，开启废气处理装置，使筒体内废气由废气回收孔2抽出。

（2）填槽和开车：打开粗磷酸进料口阀门即第一截止阀3b，关闭浓硫酸进料口阀门即第二截止阀4b，打开蝶阀19，启动粗磷酸进料泵3，向筒体内输送粗磷酸，观察液位计16，待液位到达混合酸溢流口17位置时，启动循环轴流泵11，打开第二截止阀4b，启动浓硫酸进料泵4，向筒体内输送浓硫酸，使粗磷酸和浓硫酸混合，并沿酸循环回路循环流动，在循环过程中粗磷酸和浓硫酸不断均匀混和。在循环过程中，观察温度计，温度应维持在0℃，若温度发生变化，则可以调整冷冻水进水管6上的阀门，调节冷冻水的进料量，或者改变粗磷酸和浓硫酸的进料比例，调整反应放热。筒体内混和酸沿酸循环回路循环流动过程中会析出酸渣，产生的酸渣会沉积在锥型底中。打开取酸阀门12a和排酸阀门12b,启动取酸泵12，将混和酸泵出，可以泵至萃取工序进行粗磷酸萃取，或用于生产其他高附加值磷化工产品。本实用新型将取酸泵12与浓硫酸进料泵4和粗磷酸进料泵3连锁，可以在泵出混和酸的同时，控制排酸流量计12c的流量与第一流量计3a和第二流量计4a的流量之和相等，保持静态混合器内液位稳定。反应中形成的废气从废气回收孔2排出。为了防止沉积在锥型底的酸渣进入循环酸出口13，将取酸管路插入锥型底内的入口端向上延伸一段高度，即可实现只排出混和酸。（3）运行与维护：运行一段时间后，筒体内底部会沉积大量渣，打开渣排净口18排放。当需要停车检修时打开循环管路物料排放口20的阀门排净物料，打开冷冻水排净口9的阀门排净冷冻水，做好安全措施即可检修。

Claims (8)

1.用于辅助净化磷酸生产的粗磷酸和浓硫酸高效混合装置，其特征在于，包括带有锥型底的圆柱形的筒体（15），从筒体顶部插入至筒体内混合酸液面以下的静态混合器（5），设置于筒体上部的废气回收孔（2），设置于筒体内上部的液位计（16），设置于筒体下部侧壁的热电偶式温度计孔（14），设置于筒体侧壁中部的循环酸进口（10）和混合酸溢流口（17），设置于锥型底下端的循环酸出口（13）和渣排净口（18）；在循环酸进口（10）和循环酸出口（13）之间通过循环管路顺序连接冷却器（7）和循环轴流泵（11），形成酸循环回路，在酸循环回路上设置有蝶阀（19）并设置有法兰口连接取酸管路，取酸管路连接取酸泵（12）并在管路上设置有取酸阀门（12a），在取酸泵出口端连接有排酸管路并在排酸管路上设置有排酸阀门（12b）和排酸流量计（12c）；所述静态混合器（5）顶部设置两个分别通过管路连接浓硫酸进料泵（4）和粗磷酸进料泵（3）的法兰口，在连接静态混合器（5）和浓硫酸进料泵（4）及连接静态混合器（5）和粗磷酸进料泵（3）的管路上分别设置有流量计和直通式截止阀；静态混合器底端的出酸口靠近循环酸进口（10）。

2.根据权利要求1所述的用于辅助净化磷酸生产的粗磷酸和浓硫酸高效混合装置，其特征在于，在所述静态混合器（5）内部设置有螺旋形折流板。

3.根据权利要求1所述的用于辅助净化磷酸生产的粗磷酸和浓硫酸高效混合装置，其特征在于，所述酸循环回路内体积流量Q1与静态混合器（5）进料流量Q2的比值为Q1：Q2=（30-50）：1。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于辅助净化磷酸生产的粗磷酸和浓硫酸高效混合装置，其特征在于，所述静态混合器（5）底端出酸口插入液面下的深度H大于800mm。

5.根据权利要求1所述的用于辅助净化磷酸生产的粗磷酸和浓硫酸高效混合装置，其特征在于，所述冷却器（7）为石墨列管式换热器。

6.根据权利要求5所述的用于辅助净化磷酸生产的粗磷酸和浓硫酸高效混合装置，其特征在于，所述冷却器（7）夹套采用乙二醇的冷冻水冷却，乙二醇冷冻水由进水管（6）进入冷却器，与混合酸换热后温度升高，再由出水管（8）流回冷冻机，在出水管最低点处设置冷冻水排净口（9）。

7.根据权利要求1所述的用于辅助净化磷酸生产的粗磷酸和浓硫酸高效混合装置，其特征在于，在酸循环回路上设置有循环管路物料排放口（20）。

8.根据权利要求1所述的用于辅助净化磷酸生产的粗磷酸和浓硫酸高效混合装置，其特征在于，所述液位计（16）为浮球液位计。