[發(fā)明專(zhuān)利]雙區(qū)型高效回收黃磷燃燒熱能的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210416218.6
• 申請(qǐng)日: 2012-10-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102910602A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何錦林;梁慧力;宋耀祖;張宇秋;胡榮貴
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江誠(chéng)泰化工機(jī)械有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C01B25/12
• 分類(lèi)號(hào): C01B25/12;C01B25/20;F22B31/08
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種黃磷燃燒熱能回收與利用裝置，尤其是涉及一種雙區(qū)型高效回收黃磷燃燒熱能的裝置。

背景技術(shù)

熱法磷酸可以達(dá)到99.99%以上的高純度，因而它是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的重要基礎(chǔ)化工原料，在航天航空，生物化工，電子信息，生命科學(xué)，生物醫(yī)藥等許多高新技術(shù)領(lǐng)域中所需的高附加值的高純度的磷酸（如：食品級(jí)、醫(yī)藥級(jí)、電子級(jí)磷酸等）和精細(xì)磷酸鹽產(chǎn)品的生產(chǎn)都離不開(kāi)熱法磷酸。如抗甲流N1H1的疫苗“達(dá)菲－磷酸奧司他韋（奧爾菲）”等生物制劑都需要使用高純度的熱法磷酸做原料。然而，傳統(tǒng)的熱法磷酸生產(chǎn)也是一個(gè)高耗能的行業(yè)。生產(chǎn)工藝都采用水或稀磷酸將黃磷反應(yīng)熱帶走，水和稀磷酸經(jīng)冷卻后循環(huán)使用，而這部份由水或酸帶出的低品位熱能（溫度低于80℃）無(wú)法進(jìn)一步利用；同時(shí)，生產(chǎn)工藝上還需設(shè)置專(zhuān)用燃煤鍋爐為生產(chǎn)提供蒸汽。形成生產(chǎn)系統(tǒng)中既需要外部供給蒸汽而自身產(chǎn)生的反應(yīng)熱卻不能合理利用而造成能源浪費(fèi)的極不合理現(xiàn)象，不僅增加了水、電、煤資源的消耗與CO₂、SO₂等溫室氣體的排放量，而且反應(yīng)余熱通過(guò)循環(huán)水排至大氣形成熱污染。正是由于熱法磷酸生產(chǎn)中存在著高耗能與CO₂的高排放，在國(guó)際能源危機(jī)以及“京都協(xié)定書(shū)”對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家減排要求的雙重壓力下導(dǎo)致了國(guó)際上一些百年磷化工生產(chǎn)企業(yè)（如：德國(guó)赫斯特、法國(guó)羅地亞、英國(guó)奧爾布賴(lài)特·威爾遜等）從上世紀(jì)九十年代開(kāi)始紛紛退出磷化工產(chǎn)業(yè)，將磷化工產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)嫁到發(fā)展中國(guó)家。中國(guó)的磷礦資源位于世界第三位，這既給中國(guó)磷化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了機(jī)遇，同時(shí)也把高耗能與CO₂排放的危難轉(zhuǎn)嫁給了中國(guó)。因此，對(duì)中國(guó)磷化工企業(yè)而言，機(jī)遇與危難共存。要使磷化工企業(yè)獲得可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵是“節(jié)能減排”，徹底改變熱法磷酸生產(chǎn)高耗能的現(xiàn)狀。熱法磷酸生產(chǎn)中的余熱回收與利用技術(shù)已是磷化工行業(yè)中共性的重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)之一。

針對(duì)這一現(xiàn)狀，清華大學(xué)宋耀祖等人於2001年12月提出了“黃磷燃燒熱能回收與利用裝置及其熱法磷酸生產(chǎn)系統(tǒng)”的發(fā)明專(zhuān)利（專(zhuān)利號(hào)：ZL?01?143443.0）。該發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)主要包括：????????????????????????????????????????????????提供了一種能回收黃磷燃燒熱能的燃磷塔裝置，熱能的回收是借助于安裝在燃磷塔壁面上的多根上升管及其強(qiáng)化換熱翅片。主要通過(guò)輻射換熱方式吸收黃磷燃燒的熱能；?采用等離子體陶瓷涂層來(lái)防止高溫磷蒸汽對(duì)金屬壁面的腐蝕；?提供了一種利用回收熱能來(lái)生產(chǎn)熱法磷酸的新技術(shù)與生產(chǎn)系統(tǒng)。在國(guó)內(nèi)外，該發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)是迄今為止在黃磷燃燒熱能的回收與利用領(lǐng)域唯一獲得成功應(yīng)用的工程實(shí)例，并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。然而，該技術(shù)僅提供了一種單區(qū)型的燃磷裝置（也稱(chēng)燃磷塔），即在該燃磷裝置內(nèi)，熱能的回收主要依靠單一的輻射傳熱的方式。即熱能回收是借助于黃磷與氧氣反應(yīng)所產(chǎn)生的高溫氣體（通常在2500℃以上）與燃磷裝置壁面之間的輻射傳熱來(lái)實(shí)施。理論分析與工程實(shí)踐都已表明：在燃磷塔內(nèi)，當(dāng)磷與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，除生成制造熱法磷酸的五氧化二磷外，還生成多磷酸聚合物，它們是超磷酸，偏磷酸，聚磷酸，焦磷酸，正磷酸形成的混合物。它們積聚在換熱管壁面上就形成了氣、液、固三相的結(jié)膜層。結(jié)膜層面向磷燃燒火焰的外層溫度可高達(dá)600℃左右。由于該結(jié)膜層的存在，當(dāng)工藝氣體的溫度降到700℃左右時(shí)，輻射換熱的能力已非常小。因此燃磷塔的出口溫度通常均達(dá)到700℃左右，即，700℃以下的低溫余熱不能得到有效的回收。因此僅僅依靠輻射傳熱方式（即，單區(qū)型的黃磷磷酸裝置）來(lái)實(shí)施黃磷燃燒熱能的回收，受到很大的限制。已有的（或現(xiàn)有的）發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)的出口溫度通常為700℃，熱能的理論回收率約65%，實(shí)際回收率約55-60%。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種雙區(qū)型高效回收黃磷燃燒熱能的裝置，可以使熱能回收率理論值達(dá)到75%以上，實(shí)現(xiàn)熱法磷酸生產(chǎn)中對(duì)黃磷磷酸熱能的高效回收與利用。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的整個(gè)裝置從下至上依次包括支架、充分燃燒區(qū)組件、對(duì)流傳熱區(qū)組件和汽包；充分燃燒區(qū)下降管的一端與汽包連通，充分燃燒區(qū)下降管的另一端與充分燃燒區(qū)組件的下聯(lián)箱連通；充分燃燒區(qū)水蒸汽導(dǎo)汽管的一端與汽包連通，充分燃燒區(qū)水蒸汽導(dǎo)汽管的另一端與充分燃燒區(qū)組件的上聯(lián)箱連通；對(duì)流傳熱區(qū)下降管的一端與汽包連通，對(duì)流傳熱區(qū)下降管的另一端與對(duì)流傳熱區(qū)組件中的冷卻水入口管連通，對(duì)流傳熱區(qū)水蒸汽導(dǎo)汽管的一端與汽包連通，對(duì)流傳熱區(qū)水蒸汽導(dǎo)汽管的另一端與對(duì)流傳熱區(qū)組件中的水蒸汽出口管連通，充分燃燒區(qū)組件的下封頭與支架相連接。