CN220744136U - 一种基于余热利用的磷酸溶液防结晶储罐 - Google Patents

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曾祥君
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陈清富
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Abstract

本实用新型涉及溶液存储设备技术领域,公开了一种基于余热利用的磷酸溶液防结晶储罐,包括储罐本体,储罐本体外部设有导热结构,导热结构进口端与中转罐的出液口连接,中转罐的进液口与反应釜外部夹层出口连接;所述中转罐内暂存有从反应釜外部夹层输出的导热液体,且导热液体经输送泵从所述中转罐输入至所述导热结构内,与储罐本体内磷酸溶液换热后经导热结构出口端排出至热源回收装置;储罐本体内设有第一测温装置,且第一测温装置与控制器电连接。上述磷酸溶液防结晶储罐具有结构简单、操作方便、成本低的特点,可以充分利用生产工序中产生的余热进行保温或加热,以实现储罐内的磷酸温度在冰点以上,避免磷酸出现结晶的现象。

Description

一种基于余热利用的磷酸溶液防结晶储罐
技术领域
本实用新型涉及溶液存储设备技术领域,具体涉及一种基于余热利用的磷酸溶液防结晶储罐。
背景技术
磷酸溶液是一种结晶点冰点为21℃的中强酸,在环境温度低于结晶温度时磷酸溶液内会析出半水合物结晶,磷酸结晶现象是一种物理变化,其不会影响磷酸质量,出现结晶时只需要通过加热方式或加热水稀释的方式即可恢复正常使用。
目前市售的磷酸具有过冷的特性,即在10℃以上甚至更低温度下也不会立即结晶,但是在持续低温的环境下,存储罐内静止状态的磷酸溶液还是很容易析出结晶。再者,磷酸的结晶特性与磷酸浓度和纯度有关,随着磷酸浓度增加和纯度增加,磷酸溶液结晶性特性不断增强,而且在环境温度在结晶点附近时,如果存储罐内不慎混入磷酸结晶或者开始出现结晶时,则会快速的析出大量结晶。
当磷酸溶液中出现结晶时,一方面会附着在存储罐内壁上,导致存储罐不易清洁和使用;另一方面结晶后上部磷酸浓度小而下部沉积针状结晶体纯磷酸,加热时结晶溶解速度较慢,且需先溶解后在混匀才能正常使用,严重影响使用磷酸溶液的生产线效率,因此,防止磷酸溶液结晶现象具有重要的意义。
目前,通常是采用降低磷酸溶液浓度防止结晶,降低磷酸溶液浓度会大幅度增加储罐的数量,占地广且增加设备成本;或者在结晶后采用加热方式处理,溶解效率低、能源消耗大、且严重影响生产线效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于设计一种结构简单、操作方便、成本低的基于余热利用的磷酸溶液防结晶储罐,通过能够合理利用生产线上的余温保证结晶罐中温度大于结晶点以防止磷酸析出结晶,从而解决通过降低磷酸溶液浓度方式防止结晶引起的成本增加,以及采用加热溶解结晶造成溶解效率低、能源消耗大、影响生产线效率等技术问题。
实现实用新型目的的技术方案如下:一种基于余热利用的磷酸溶液防结晶储罐,包括储罐本体,储罐本体外部设有导热结构,导热结构进口端与中转罐的出液口连接,中转罐的进液口与反应釜外部夹层出口连接;所述中转罐内暂存有从反应釜外部夹层输出的导热液体,且导热液体经输送泵从所述中转罐输入至所述导热结构内,与储罐本体内磷酸溶液换热后经导热结构出口端排出至热源回收装置。
其中,储罐本体内设有第一测温装置,且第一测温装置与控制器电连接。
进一步地,储罐本体采用导热金属材料制成,且导热结构为储罐本体外部夹层或设置在储罐本体外部的导热环管。
更进一步地,导热结构进口端与中转罐的主管道上其中一个支管道连接;
支管道上设有第二测温装置和电磁流量阀,且第二测温装置和电磁流量阀均与控制器电连接。
优选地,储罐本体至少有1个,且当储罐本体有多个时,各储罐本体分别与主管道上的各支管道一一对应连接。
在一个改进的实施例中,导热结构进口端和导热结构出口端均设有单向阀、截止阀。
在一个改进的实施例中,储罐本体内设有搅拌器。
优选地,搅拌器内沿搅拌杆至搅拌翅加工有回形管道,回形管道至设有加热装置或流通有热源。
在一个改进的实施例中,储罐本体的内壁为光滑平面,且储罐本体的周壁与底壁的连接位置进行倒圆处理。
在一个改进的实施例中,热源回收装置包括反应釜外部夹层或蒸汽锅炉。
在一个改进的实施例中,储罐本体内设有液位传感器和压力传感器,且液位传感器和所述压力传感器均。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:本实用新型公开的磷酸溶液防结晶储罐,充分利用生产工序中产生的余热进行保温或加热,使储罐内的磷酸温度在冰点以上,避免磷酸出现结晶的现象,同时还能实现能源回收利用和环保。
同时,通过控制器、测温装置、液位传感器等的设计,能够实时监测储罐内磷酸溶液的温度和液位,通过温度的监控可以及时调整导热结构内导热液体的流量,通过液位的测量能够控制储罐本体中是否装有磷酸溶液进而实现对与其连接的支管道的通道。
再者,在储罐本体内设置搅拌器,以及在搅拌器中设置回形管道,通过搅拌器时储罐本体内磷酸溶液流动,避免长期静止时出现结晶的情况,在回形管道内设置加热装置或流通有热源,能够对磷酸溶液辅助加热,进一步避免其出现析出结晶的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本实用新型基于余热利用的磷酸溶液防结晶储罐的示意图;
其中,1、储罐本体;2、导热结构;21、导热结构进口端;22、导热结构出口端;3、反应釜外部夹层出口;4、中转罐;41、主管道;42、支管道;7、搅拌器;8、输送泵。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本实用新型,本实用新型的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的,并不对本实用新型的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是,在不偏离本实用新型的精神和范围下可以对本实用新型技术方案的细节和形式进行修改或替换,但这些修改和替换均落入本实用新型的保护范围内。
本具体实施方式提供了一种基于余热利用的磷酸溶液防结晶储罐,参见图1所示,磷酸溶液防结晶储罐包括储罐本体1,储罐本体1外部设有导热结构2,导热结构2可以利用磷酸溶液制备过程中产生的余热对储罐本体1内存储的磷酸溶液进行加热,以保证磷酸溶液的温度大于其冰点,防止磷酸溶液存储时出现磷酸结晶析出的情况。
例如,在磷酸制备工艺中,从反应釜外部夹层排出的液体温度约为50-80℃,其可以作为导热液体对存储的磷酸溶液进行加热;再例如,磷酸制备工艺中,黄磷燃烧时需要冷却水对炉壁进行降温,经换热后排出的冷却水的温度约为70-80℃,且也可以作为导热液体对存储的磷酸溶液进行加热。参见图1所示,导热结构进口端21与中转罐4的出液口连接,中转罐4的进液口与反应釜外部夹层出口3连接。中转罐4内暂存有从反应釜外部夹层输出的导热液体,导热液体经输送泵8从中转罐4输入至导热结构2内,与储罐本体1内磷酸溶液换热后经导热结构出口端22排出至热源回收装置。导热液体在导热结构2内流通时,能够通过储罐本体1将热量传递至磷酸溶液中对磷酸溶液进行加热。
在一个改进的实施例中,参见图1所示,导热结构进口端21位于储罐本体1的下部,导热结构出口端22位于储罐本体1的下部,且使导热结构进口端21的水平位置略高于中转罐4的出液口的水平高度,以实现增加导热液体在导热结构2的流通的时间,确保导热液体中热量的充分利用。
在本实施例中,导热液体选择使用具有良好的导热性能和化学稳定性的物质,例如可以选择使用自来水或导热油等。输送泵8选用具有耐高温、耐腐蚀、低噪音、高效率等特点,可以选择磁力泵或离心泵等。
在一个未展示附图的实施例中,储罐本体1内设有第一测温装置,且第一测温装置与控制器(附图未画出)电连接。在本实施例中,储罐本体1可以为密封装置,第一测温装置可以为温度传感器,将其设置在储罐本体1上部位置,测量磷酸溶液液面上方空气的温度以替代磷酸溶液的温度,或者将其设置在储罐本体1内位置中下部的位置,使其位于磷酸溶液内,直接擦了磷酸溶液的温度。第一测温装置将测量的温度信号输送至控制器,通过控制器对磷酸溶液的温度进行实时监测。
在一个可选的实施例中,储罐本体1采用具有耐高温、导热性好、耐腐蚀的导热金属材料制成。导热结构2为储罐本体外部夹层或设置在储罐本体1外部的导热环管,当导热结构2为导热环管时,导热环管采用耐高温、导热性好的金属材料例如铜或铝制成,且导热环管的外部还设有保温隔套,保温隔套从来防止背靠储罐本体1的导热环管传导出来的热量快速的散发至周围大气环境中。
在一个可选的实施例中,参见图1所示,导热结构进口端21与中转罐4的主管道41上其中一个支管道42连接。支管道42上设有第二测温装置和电磁流量阀,且第二测温装置和电磁流量阀均与控制器电连接。支管道42上设置第二测温装置,能够对支管道42内导热液体的温度进行监控,保证其大于冰点的温度,能够对磷酸溶液进行加热。电磁流量阀的设置能够控制该支管道42内导热液体的流量,具体的,控制器可以通过支管道42流通面积、第一测温装置和第二测温装置测量的温度信号,以及磷酸溶液冰点等,计算导热液体的需求量进而控制支管道42的流量。
例如,当第一测温装置与第二测温装置测量的温度信号差值较大时,或者磷酸溶液温度与冰点较接近时,此时支管道42内导热液体的流量需要减小,以避免对磷酸溶液过度加热后造成磷酸溶液浓度变化。当第一测温装置与第二测温装置测量的温度信号差值较小时,或者磷酸溶液温度与冰点较接远时,此时支管道42内导热液体的流量需要增加,以保证对磷酸溶液的温度大于冰点。
在此需要说明的是,反应釜外部夹层中排出的导热液体不一定全部输出至中转罐4内,其需要根据中转罐4的最大容量进行设计,反应釜外部夹层中排出的多余的液体可以通过其他管道排出。
优选地,在一个未展示附图的实施例中,为了充分利用反应釜外部夹层中排出的导热液体的余热,本具体实施方式中设计储罐本体1至少有1个,且当储罐本体1有多个时,各储罐本体1分别与主管道41上的各支管道42一一对应连接。同时,导热结构进口端21和导热结构出口端22均设有单向阀、截止阀、过滤器。单向阀能够避免导热结构2与中转罐4之间导热液体出现逆流的情况。截止阀可以实现中转罐4与储罐本体1之间连通的控制,当储罐本体1内没有存储磷酸溶液时,可以采用截止阀断开该支管道42与储罐本体1的连通。
在一个改进的实施例中,参见图1所示,储罐本体1内设有搅拌器7,搅拌器7的设计能够根据设计要求持续工作或者不定期工作,对储罐本体1内的磷酸溶液搅拌,使磷酸溶液进行流动以避免其因长期静置出现磷酸结晶的现象。
优选地,搅拌器7内沿搅拌杆至搅拌翅加工有回形管道,回形管道至设有加热装置或流通有热源,搅拌器7上设置回形管道,能够实现从储罐本体1内对磷酸溶液进行辅助加热,同时可以使搅拌器7的温度大于磷酸溶液的温度,避免在搅拌杆和搅拌叶上析出磷酸结晶的现象。
在一个改进的实施例中,储罐本体1的内壁为光滑平面,且储罐本体1的周壁与底壁的连接位置进行倒圆处理,其可以避免如果出现磷酸结晶时,磷酸结晶在储罐本体1的周壁与底壁的连接位置聚集。
在一个改进的实施例中,热源回收装置包括反应釜外部夹层或蒸汽锅炉。
在一个未展示附图的改进的实施例中,储罐本体1内设有液位传感器和压力传感器,且液位传感器和所述压力传感器均与控制器电连接。液位传感器可以对储罐本体1内磷酸溶液的液位进行监测,进而可以用于控制器对截止阀连通或断开进行判断,同时还可以在计算导热液体的流量时进行辅助判断,例如,当储罐本体1内磷酸溶液比较少时,可以适当减少导热液体的流量,避免对磷酸溶液的过度加热。压力传感器对储罐本体1的压力实时监测,以确保储罐本体1处于安全的压力环境内。
本实用新型公开的磷酸溶液防结晶储罐,充分利用生产工序中产生的余热进行保温或加热,使储罐内的磷酸温度在冰点以上,避免磷酸出现结晶的现象,同时还能实现能源回收利用和环保。
同时,通过控制器、测温装置、液位传感器等的设计,能够实时监测储罐内磷酸溶液的温度和液位,通过温度的监控可以及时调整导热结构内导热液体的流量,通过液位的测量能够控制储罐本体中是否装有磷酸溶液进而实现对与其连接的支管道的通道。
再者,在储罐本体内设置搅拌器,以及在搅拌器中设置回形管道,通过搅拌器时储罐本体内磷酸溶液流动,避免长期静止时出现结晶的情况,在回形管道内设置加热装置或流通有热源,能够对磷酸溶液辅助加热,进一步避免其出现析出结晶的问题。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,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。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于余热利用的磷酸溶液防结晶储罐,包括储罐本体(1),其特征在于:所述储罐本体(1)外部设有导热结构(2),导热结构进口端(21)与中转罐(4)的出液口连接,所述中转罐(4)的进液口与反应釜外部夹层出口(3)连接;所述中转罐(4)内暂存有从反应釜外部夹层输出的导热液体,导热液体经输送泵从所述中转罐(4)输入至所述导热结构(2)内,与储罐本体(1)内磷酸溶液换热后经导热结构出口端(22)排出至热源回收装置;
所述储罐本体(1)内设有第一测温装置,且所述第一测温装置与控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的磷酸溶液防结晶储罐,其特征在于:所述储罐本体(1)采用导热金属材料制成,且所述导热结构(2)为储罐本体外部夹层或设置在所述储罐本体(1)外部的导热环管。
3.根据权利要求2所述的磷酸溶液防结晶储罐,其特征在于:所述导热结构进口端(21)与所述中转罐(4)的主管道(41)上其中一个支管道(42)连接;
所述支管道(42)上设有第二测温装置和电磁流量阀,且所述第二测温装置和所述电磁流量阀均与所述控制器电连接。
4.根据权利要求3所述的磷酸溶液防结晶储罐,其特征在于:所述储罐本体(1)至少有1个,且当所述储罐本体(1)有多个时,各所述储罐本体(1)分别与所述主管道(41)上的各所述支管道(42)一一对应连接。
5.根据权利要求1~4任一项所述的磷酸溶液防结晶储罐,其特征在于:所述导热结构进口端(21)和所述导热结构出口端(22)均设有单向阀、截止阀。
6.根据权利要求1~4任一项所述的磷酸溶液防结晶储罐,其特征在于:所述储罐本体(1)内设有搅拌器(7)。
7.根据权利要求6所述的磷酸溶液防结晶储罐,其特征在于:所述搅拌器(7)内沿搅拌杆至搅拌翅加工有回形管道,所述回形管道至设有加热装置或流通有热源。
8.根据权利要求1~4任一项所述的磷酸溶液防结晶储罐,其特征在于:所述储罐本体(1)的内壁为光滑平面,且所述储罐本体(1)的周壁与底壁的连接位置进行倒圆处理。
9.根据权利要求1~4任一项所述的磷酸溶液防结晶储罐,其特征在于:所述热源回收装置包括反应釜外部夹层或蒸汽锅炉。
10.根据权利要求1~4任一项所述的磷酸溶液防结晶储罐,其特征在于:所述储罐本体(1)内设有液位传感器和压力传感器,且所述液位传感器和所述压力传感器均与所述控制器电连接。
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