專利名稱：噴霧蒸發濃縮稀磷酸裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及稀磷酸蒸發濃縮裝置，特別是涉及以中低品位磷礦濕法生產的稀磷酸蒸發濃縮裝置。
在以濕法磷酸制備磷肥的生產中，首先需要將稀磷酸濃縮為能滿足磷肥生產要求的濃磷酸。濃縮稀磷酸的裝置，在生產中廣泛采用的是蒸汽間接加熱的強制循環真空蒸發器，它由加熱器、汽液分離器和循環泵構成。在加熱器內，蒸汽走管間，稀磷酸走管內，稀磷酸在流經管道的過程被加熱蒸發濃縮，由汽液分離器分別排出二次蒸汽和濃磷酸。磷酸的循環由循環泵提供動力。該蒸發器對于濃縮以富礦制備的濕法稀磷酸在生產中有長期使用的經驗，但其不足也是明顯的。其一，由于是間接加熱蒸發，因此熱能的利用率低。其二，當稀磷酸在蒸發濃縮過程中有沉淀析出，加熱面易結垢，則會大大降低傳熱速率和熱效率，運行一段時間之后，必須停工用大量的熱水或稀硫酸清洗，降低了經濟效益。其三，在運行中有大量的濃酸循環，且要求一定的循環速度，這不僅增加了額外能量消耗，而且還增加了傳熱面的腐蝕，這就要求循環泵要使用較昂貴的耐腐蝕泵，裝置要用價格很貴的耐腐蝕金屬材料制做，因此增大了投資費用和操作費用。
I、S、M、A國際過磷酸鈣制造協會1970年技術會議論文集8－11卷公開了一種命名為“Perlomatic”稀磷酸蒸發濃縮裝置，它由殼體、安裝在殼體下部的收縮擴張雙錐管、以及安置在雙錐管喉部的稀磷酸進料噴咀構成，噴咀是壓力式噴咀，噴咀的噴射方向與從雙錐管噴出的熱風氣流方向一致。殼體內上部安裝有防濺裝置，還在蒸發器外配置1～2個旋風分離器，回收濃酸霧滴。這種稀磷酸蒸發濃縮裝置，解決了傳統的間接加熱強制循環真空蒸發器所存在的大部分缺點，是稀磷酸蒸發濃縮技術的一大進步。但它仍然存在著一些不令人滿意的地方。其一，懸浮在熱風氣流中的液滴大小不均勻及卷吸的影響，降低了蒸發濃縮效率；其二，當稀磷酸在蒸發濃縮過程中有沉淀析出時，裝置壁面的結垢問題仍未得到解決；其三，裝置壓力降較高，該裝置的研究人員僅以富礦濕法磷酸的濃縮進行了中試，對該裝置沒有做進一步的研究，因此至今未見到該裝置應用于生產實踐中的報道。
現有技術的稀磷酸濃縮裝置，都是以富礦稀磷酸的濃縮為工作對象的，都不適用于以中低位磷礦濕法生產的稀磷酸蒸發濃縮。中低品位磷礦濕法生產的稀磷酸，雜質含量很高，在蒸發濃縮過程中有大量沉淀析出，粘附在其流經過的壁面上，形成難以清洗的垢層。而且沉淀的析出對懸浮液的粘度影響很大，特別是Mgo的含量，對粘度的增大非常顯著，嚴重影響懸浮液的流動。而這種中低品位的膠磷礦，在我國，資源又非常豐富，因此有人采用蒸發中和料漿的方法生產磷銨，繞過蒸發濃縮這種稀磷酸的難題。這種生產磷銨的方法，從工程技術經濟的觀點來看，在能量利用上有不夠合理之處，而且對我國的某些礦種的中和料漿，也不能用現有的蒸發器蒸發濃縮。
本實用新型的發明者進行課題研究的出發點就是解決中低品位磷礦的利用問題，探討經濟利用中低品位磷礦生產磷肥的最佳途徑。
本實用新型的目的在于避免已有技術的可足之處，而提供一種用于蒸發濃縮以中低品位磷礦濕法生產的稀磷酸，液滴大小分布均勻、蒸發濃縮效率高，濃縮酸流經壁面不結垢，壓力降低的裝置。
實現本實用新型上述目的的稀磷酸蒸發濃縮裝置，由殼體、安裝在殼體下部用于通入熱風的收縮擴張雙錐管和安裝在殼體內上部的內除沬裝置構成，雙錐管的軸線與殼體的軸線一致，其擴張段錐管位于殼體內，錐管壁與周圍的殼體壁構成濃縮酸的中間儲槽，稀磷酸的進料噴咀安置在雙錐管收縮段接近喉部處，噴咀的噴射方向與雙錐管的軸線方向基本垂直，殼體的內壁面有一層耐腐蝕、表面自由能低的高分子材料襯里，雙錐管用高溫耐腐蝕不銹鋼制作。
為了更好的實現本實用新型的目的，本實用新型還采用了以下技術措施除沬裝置由擋沬錐形罩和絲網捕沬器構成，錐形罩的開口對著下方的液滴流動方向，絲網捕沬器安置在錐形罩上方且有一定距離；雙錐管擴張段錐管的錐角為20°至35°。
本實用新型的工作原理是，稀磷酸自位于雙錐管收縮段接近喉部處的進料噴咀噴出，被流經雙錐管的高溫熱風分散，形成酸液滴，并被氣流夾帶，向上流動，與此同時，氣流——液滴間進行強烈的傳質和傳熱，液滴中的水份迅速汽化，水汽被氣流帶走，液滴的直徑減少，酸液滴的濃度相應地提高，隨著氣流上升和氣流流經的截面積變大，氣流溫度逐漸降低，氣流速度在不斷地變小，這時較小的液滴仍夾帶在氣流內上升，較大的液滴則向下沉降。在向下降的過程中，由于汽化、直徑減小，又被氣流夾帶上升。上升運動的液滴與裝置壁面相接觸，則被吸附在壁面上，形成一層液膜，最后沿著壁面下流到中間儲槽，得到濃縮后的磷酸。
本實用新型與已有技術相比，有以下比較突出的優點1.本實用新型是霧化液滴在高溫氣流中汽化水份，通過蒸發裝置一次，就可達到要求的濃度，無濃酸在裝置內循環，而且壓力降僅為50～70mm水柱，大幅度降低操作費用。
2.本實用新型屬于直接加熱蒸發裝置，霧化液滴(分散相)直接與氣流(連續相)接觸，傳熱速率和傳質速率都很大，在十分之幾秒內就能完成蒸發，容積汽化強度也很大。
3.本實用新型用特定的噴咀霧化稀磷酸，霧化液滴較大，濃縮后的液滴亦較大，很容易從廢氣中回收P2O5，因此，P2O5損失小，回收所需的能量亦小。
4.裝置在運行過程中，不易生成垢層，開工率高。
5.由于液滴是在較低的液滴溫度下汽化水份，磷酸的腐蝕性低，故可選用耐腐蝕、表面自由能低，且連續耐熱溫度高的塑料制作裝置的襯里，降低了設備的基本投資。
6.設備結構簡單，容易制造或更換裝置。
7.通過調節熱風的進口溫度和流量，就可以調整霧化液滴大小，改變蒸發器的蒸發強度，從而得到不同濃度的濃縮酸。
下面結合著
給出本實用新型的一個實施例，并對本實用新型做進一步的詳細說明。
附圖1是本實用新型的結構示意圖。
用于通入熱風的收縮擴張雙錐管(2)安裝在裝置殼體(4)的下部，其軸線與殼體的軸線一致，擴張段錐管位于殼體內部，且錐管的大端壁邊與殼體壁相接觸，錐管壁上均勻開設有排酸孔(3)，錐管外壁面與周圍殼體壁面之間的夾套(8)為濃縮酸的中間儲槽，濃縮酸再由與夾套相通排酸出口管(9)排出裝置。稀磷酸的進料噴咀(1)位于雙錐管收縮段接近喉部處，噴咀的噴射方向與雙錐管的軸線垂直。擋沬器錐形罩(6)和絲網除沬器(7)安裝在殼體內上部，錐形罩對著下方的液滴噴動方向，絲網捕沬器安裝在錐形罩的正上方且有一定距離。錐形罩和絲網捕沬器與周圍的殼壁構成裝置的除沬段，除沬段與雙錐管之間的空間為本裝置的蒸發段，殼體除沬段的直徑大于蒸發段的直徑。雙錐管的材質是高溫耐腐蝕不銹鋼，殼體(4)由碳鋼制成，里面襯設了一層高分子材料的襯里(5)。熱風從收縮擴張雙錐管進入裝置，稀磷酸由位于雙錐管收縮段接近喉部處的噴咀噴出，被高速的熱風氣流分離為液滴，并在上升的過程中被蒸發濃縮，濃縮酸沿殼體的內壁流入中間儲槽，又從出口管排出體外。廢氣進入裝置的除沬段，由錐形罩的作用和殼體直徑的增大，改變了氣流方向和降低了流速，使夾帶在氣流中的酸滴得到析出，廢氣最后經絲網捕沬器從廢氣管排出，進一步回收了酸滴和凈化了廢氣。
本實用新型不僅可適用于蒸發濃縮由中低品位礦制備的稀磷酸，可用于蒸發濃縮由富礦制備的稀磷酸、或其他不適于真空蒸發操作的情況，如溶液沸點上升過大，或粘度很大，或易產生垢層等特性的溶液，實際上是為蒸發濃縮操作單元的裝置家族增添了一個新的成員，因此，也適用于化工、輕工、食品等工業部門。應用范圍很廣泛。
本實用新型不限于實施例和附圖所揭示的形式，還可根據其所揭示的思想設計成其他形式。
權利要求1.一種稀磷酸蒸發濃縮裝置，它由殼體(4)、安裝在殼體下部用于通入熱風的收縮擴張雙錐管(2)、安裝在殼體內上部的除沫裝置構成，雙錐管的軸線與殼體的軸線一致，其擴張段錐管位于殼體內，錐管壁與周圍的殼體壁構成濃縮酸的中間儲槽(8)，稀磷酸的進料噴咀(1)安置在雙錐管處，其特征在于，噴咀安置在雙錐管收縮段接近喉部處，噴咀的噴射方向與雙錐管的軸線方向基本垂直，殼體的內壁面有一層耐腐蝕、表面自由能低的高分子材料襯里(5)。雙錐管用高溫耐腐蝕不銹鋼制作。
2.根據權利要求1所述的稀磷酸蒸發濃縮裝置，其特征在于所說的除沬裝置為內除沫裝置，由擋沬錐形罩(6)和絲網捕沬器(7)構成，錐形罩的開口對著下方的液滴流動方向，絲網捕沬器安置在錐形罩上方且有一定距離。
3.根據權利要求1或2所述的稀磷酸蒸發濃縮裝置，其特征在于雙錐管擴張段錐管的錐角為20°至35°。
專利摘要本實用新型是一種中品位磷礦的稀磷酸蒸發濃縮裝置，它由殼體、安裝在殼體內上部的除沫器、擋沫罩和安裝在殼體下部用于通入熱風的雙錐管、以及安在雙錐管喉部附近的稀磷酸進料噴嘴構成，解決了以中品位礦濕法生產的稀磷酸，用已有技術蒸發濃縮所產生的結垢、停車率高、設備費用高、運行經濟效益低等問題。它還可廣泛用于化工、輕工、食品等工業部門蒸發不適用于真空蒸發操作的，如沸點上升過大、粘度大、易結垢的溶液。
文檔編號C01B25/00GK2108088SQ9123030
公開日1992年6月24日 申請日期1991年12月7日 優先權日1991年12月7日
發明者付焴街, 王鶴樓, 劉鐘海, 陳朝瑜, 湯應貴, 馬功富 申請人:成都科技大學, 四川德陽市什邡化肥總廠