專利名稱：硫酸磷酸混酸冷卻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種硫酸磷酸混酸冷卻器，屬無(wú)機(jī)化工磷酸生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及萃取磷酸生產(chǎn)中的硫酸磷酸混酸冷卻器。
萃取磷酸生產(chǎn)是以硫酸分解磷礦，生成磷酸、和二水磷石膏(簡(jiǎn)稱磷石膏)的結(jié)晶料漿，這一反應(yīng)過(guò)程可簡(jiǎn)寫為料漿中的磷酸和磷石膏結(jié)晶可采用過(guò)濾方法將它們進(jìn)行分離，因此如何控制反應(yīng)(結(jié)晶)溫度，獲得粗大穩(wěn)定的磷石膏結(jié)晶就成為萃取磷酸生產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
萃取磷酸反應(yīng)過(guò)程中，為維持反應(yīng)槽中的液相有一定的磷酸濃度和液、固比，必需向反應(yīng)槽中補(bǔ)充入一定量的淡磷酸。分解磷礦石的硫酸(濃度為93％H2SO4)，與淡磷酸混合產(chǎn)生的稀釋熱，占萃取磷酸反應(yīng)熱的80～93％。
磷石膏結(jié)晶過(guò)程中的反應(yīng)熱通常使用空氣直接冷卻法、料漿真空閃蒸冷卻法、料漿間壁冷卻法和硫酸、磷酸在常壓下預(yù)混等四種冷卻方法移走。這四種冷卻方法的特點(diǎn)為1．空氣直接冷卻料漿法簡(jiǎn)稱空氣直接冷卻法或鼓風(fēng)冷卻法?？諝庵苯永鋮s法的冷卻效果與反應(yīng)槽內(nèi)的液面更新密切相關(guān)。由于反應(yīng)槽內(nèi)的液面更新受攪拌強(qiáng)度和液面上存在著泡沫層的影響，稀釋熱難于移走。此外，因濃硫酸直接加入反應(yīng)料漿之中發(fā)出大量的稀釋熱，存在著硫酸局部過(guò)濃和溫度局部過(guò)高現(xiàn)象，反應(yīng)槽內(nèi)的溫度波動(dòng)和溫度差可達(dá)6～30℃溫度控制較難，致使磷石膏結(jié)晶大小不均勻，由二水石膏轉(zhuǎn)化成半水石膏的可能性較大，通常在磷石膏中的半水石膏含量最大可達(dá)15％，造成濾布變硬易于破損。
2．料漿真空閃蒸冷卻法簡(jiǎn)稱真空冷卻法。真空冷卻的溫度和移去的熱量，由于只受磷酸濃度和閃蒸室內(nèi)真空度的影響，故此冷卻效率高，反應(yīng)槽內(nèi)的溫度比空氣直接冷卻法均勻，可以得到較為均勻的磷石膏結(jié)晶。但是由于濃硫酸仍采用直接加入反應(yīng)料漿的方法，因此盡管采用加大真空冷卻料漿循環(huán)量，降低反應(yīng)料漿溫差，但是硫酸局部過(guò)濃和溫度局部過(guò)高現(xiàn)象仍不能很好消除。并且由于料漿中含有25～30％(重量)的磷石膏結(jié)晶，料漿循環(huán)量愈大，料將輸送過(guò)程中的能量損耗以及磷石膏和酸不溶物對(duì)設(shè)備的磨損也就愈大。
3．料漿間壁冷卻法簡(jiǎn)稱間壁冷卻法。料漿通過(guò)間壁熱交換器進(jìn)行冷卻。由于料漿在熱交換器器壁上易形成結(jié)垢，清洗困難，故此冷卻效率很低，且設(shè)備材料難于解決，現(xiàn)已很少采用。
鼓風(fēng)冷卻法、真空冷卻法和間壁冷卻法，這三種方法的共同特點(diǎn)為硫酸都是直接加入到反應(yīng)料漿中。因此當(dāng)濃度較高的硫酸與萃取料漿直接接觸時(shí)，由于硫酸分布及料漿混合不均勻，會(huì)造成料漿局部硫酸濃度和溫度過(guò)高現(xiàn)象，導(dǎo)致了磷石膏結(jié)晶大小不勻甚而產(chǎn)生半水石膏，降低了磷石膏的過(guò)濾強(qiáng)度或造成設(shè)備及管道的堵塞。
為了避免因直接加入硫酸而導(dǎo)致料漿局部硫酸濃度和溫度過(guò)高現(xiàn)象，目前常采用硫酸在加入反應(yīng)(萃取)槽之前，在接近于常壓下先在預(yù)混器中與來(lái)自過(guò)濾系統(tǒng)的淡磷酸進(jìn)行直接混合的預(yù)混法。
4、硫酸、磷酸預(yù)混法這一方法主要在于消除因硫酸直接加入萃取料漿造成的硫酸局部過(guò)濃和局部溫度過(guò)高而采用的一種方法。該方法的目的只是混合，而并不考慮冷卻，所以預(yù)混法的硫酸與磷酸的預(yù)混過(guò)程實(shí)質(zhì)上為濃硫酸被淡磷酸稀釋的過(guò)程，結(jié)果有大量稀釋熱放出，但由于預(yù)混器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單(直接混合)，攜帶大量稀釋熱的水蒸氣不能及時(shí)排出，在預(yù)混器出口處的流體流動(dòng)為不穩(wěn)定的氣、液二相流的脈沖式流動(dòng)。因此預(yù)混器的冷卻作用和消除硫、磷混酸中的硫酸局部過(guò)濃的目的也就受到很大限制。
本實(shí)用新型的目的即為解決上述問(wèn)題而設(shè)計(jì)的一種既能使硫酸、磷酸混合較好，又能達(dá)到較快冷卻效果的硫酸磷酸混酸冷卻器。
本實(shí)用新型的主要技術(shù)方案為它包括固定于萃取反應(yīng)槽槽蓋上的硫酸溢流器，該硫酸溢流器的上部有吸入空氣的進(jìn)氣孔，下部有通入硫酸的進(jìn)酸口，硫酸溢流器的中心設(shè)置有通入淡磷酸的中心管，中心管的出口下方設(shè)置有擋板，中心管外圍有硫酸通過(guò)的套管，中心管、套管分別固定在硫酸溢流器殼體上。
具體地說(shuō)，上述結(jié)構(gòu)分成淡磷酸簾幕生成、空氣吸入和硫酸液滴生成三部分。當(dāng)?shù)姿徇M(jìn)入硫酸溢流器的中心管后，從中心管出口與其下方擋扳的間隙中噴出，形成一旋轉(zhuǎn)的簾幕，硫酸從硫酸溢流器下部進(jìn)酸口加入，而后進(jìn)入中心管外的套管中，空氣由硫酸溢流器上部進(jìn)氣孔吸入至套管，在套管出口處將硫酸分散成液滴，再與淡磷酸簾幕相接觸進(jìn)行混合。
以下結(jié)合附
圖1對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明附
圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-固定于萃取反應(yīng)槽槽蓋上的硫酸溢流器；2-硫酸溢流器1上部的進(jìn)氣孔；3-硫酸溢流器1下部的進(jìn)酸口；4-硫酸溢流器1中心的中心管，固定在硫酸溢流器1的上殼體上；5-中心管4外圍的套管，固定在硫酸溢流器1的下殼體上；6-中心管4出口下方的擋板。當(dāng)?shù)姿徇M(jìn)入中心管4后，從中心管4出口與其下方擋板6的間隙噴出，形成一旋轉(zhuǎn)的簾幕；硫酸從進(jìn)酸口3進(jìn)入，通過(guò)硫酸溢流器1進(jìn)入中心管4外圍的套管5，空氣由進(jìn)氣孔2吸入至套管5，這樣在套管5的出口處將硫酸分散成液滴，與淡磷酸簾幕相接觸進(jìn)行混合。
本實(shí)用新型由于直接安裝在萃取槽槽蓋上，因此可以利用萃取槽中的負(fù)壓，將空氣吸入至套管，在套管出口處將硫酸分散成液滴。大部份硫酸液滴與旋轉(zhuǎn)的磷酸簾幕相接觸，少部份硫酸與磷酸在萃取料漿中相混。由于混合與冷卻過(guò)程主要在萃取槽上部的氣相中同時(shí)進(jìn)行，磷酸、硫酸的混合與器壁接觸甚少，所以在混酸冷卻器器壁上的結(jié)垢甚少，硫酸磷酸混酸冷卻器不易堵塞，料漿液面上的泡沫層厚度對(duì)冷卻效率影響較小。同時(shí)冷卻過(guò)程的傳熱、傳質(zhì)系數(shù)高，提高了萃取槽的冷卻效率。因此，本實(shí)用新型可達(dá)到硫酸磷酸混合與冷卻的雙重目的。
權(quán)利要求1.一種硫酸磷酸混酸冷卻器，其特征在于它主要包括固定于萃取反應(yīng)槽槽蓋上的硫酸溢流器，該硫酸溢流器的上部有吸入空氣的進(jìn)氣孔，下部有通入硫酸的進(jìn)酸口，硫酸溢流器的中心設(shè)置有通入淡磷酸的中心管，中心管的出口下方設(shè)置有擋板，中心管外圍有硫酸通過(guò)的套管，中心管、套管分別固定在硫酸溢流器殼體上。
專利摘要硫酸磷酸混酸冷卻器,屬磷酸生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及萃取磷酸生產(chǎn)中硫酸磷酸混合與冷卻。它主要包括設(shè)置有中心管、中心管外圍套管的硫酸溢流器,溢流器上有進(jìn)氣口、進(jìn)酸口,中心管的出口下方設(shè)置有擋板,形成簾幕的淡磷酸與形成液滴的硫酸混合,達(dá)到混合與冷卻雙重目的。由于硫酸磷酸的混合和冷卻主要在萃取槽上方的氣相中進(jìn)行,冷卻過(guò)程的傳熱、傳質(zhì)系數(shù)高,且混酸冷卻器不易堵塞,料漿液面上的泡沫厚度對(duì)冷卻效率影響較小。
文檔編號(hào)C01B25/00GK2321772SQ98226280
公開日1999年6月2日 申請(qǐng)日期1998年3月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月25日
發(fā)明者俞政一 申請(qǐng)人:俞政一