[發明專利]一種制備熱法磷酸并回收熱能的方法及其裝置

有效

• 申請號: 201710498011.0
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107140613B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 杜強;王邵東;權曉威
• 申請（專利權）人: 貴州東晟捷能科技有限公司
• 主分類號: C01B25/20
• 分類號: C01B25/20;F22B1/18
• 代理公司: 貴州啟辰知識產權代理有限公司 52108
• 代理人: 趙彥棟

本發明公開一種制備熱法磷酸并回收熱能的方法及其裝置，該方法用微吸收器對水化反應的反應熱進行吸熱，通過微吸收器后反應熱被氣液混合物帶進分離罐，先通過尾氣熱量回收設備和濃磷酸冷卻器分別吸收氣相和液相的熱量，再將氣相和液相的熱量進行中和，最后以飽和軟水形式輸送至黃磷鍋爐的蒸發裝置進行蒸汽，實現磷酸制備的同時能回收熱能；所述的氧化劑中氧氣的質量是所用黃磷質量的1.2?2.6倍，所述的水化劑為水或不同Psubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;質量分數的溶液，水化劑中水的質量是黃磷質量的0.29?6倍，所用制備飽和軟水的水質量為黃磷質量的1?20倍，本發明能提高黃磷的燃燒熱、五氧化二磷的反應熱的回收率，有利于節省能源，有效減少成產成本。

技術領域

本發明涉及一種制備熱法磷酸并回收熱能的方法及其裝置，屬于磷酸制備和低位熱能的回收利用技術領域。

背景技術

磷酸是一種重要的化工中間品，是合成大多數磷酸鹽和部分磷酸酯等含磷化合物的常用原料，被廣泛應用于食品、醫藥、電子、石油、冶金、化工等行業。依據生產工藝，磷酸的來源有濕法磷酸和熱法磷酸。濕法磷酸是利用強酸——通常是硫酸，亦有硝酸、鹽酸、氟硅酸與磷礦發生復分解反應獲得含雜質較多的粗磷酸，一般用于肥料。該磷酸經凈化后，可獲得食品級的磷酸；熱法磷酸是在高溫下利用碳還原磷礦獲得黃磷，然后燃燒黃磷得五氧化二磷，再與水反應所得到的。熱法磷酸雜質少，在濕法磷酸凈化技術推廣前，幾乎是精細磷酸鹽產品的唯一原料。從工藝流程來看，與熱法磷酸相比，濕法磷酸的工藝流程長且復雜，單元操作和配套設施多。但在經濟上，濕法磷酸較熱法磷酸有明顯優勢，熱法磷酸成本高的一個重要原因是生產能耗大。傳統的熱法磷酸生產工藝十分粗放。黃磷燃燒和水化的反應熱被低溫循環水直接移走，變成低位廢熱，難以利用，近年來，為了降低熱法磷酸的成本，黃磷制磷酸釋放熱量的回收逐漸備受關注，也僅進行了不少的相關研究和實踐，例如：

發明專利CN1355133A黃磷燃燒熱能回收與利用裝置及其熱法磷酸生產系統提出了一種類似鍋爐的燃燒熱能回收裝置和一個熱法磷酸生產系統。該專利的重點在于介紹燃燒熱能回收裝置的裝置，對于離開裝置后的高溫尾氣的熱能回收工藝的考慮未能完全跳出傳統水化塔的模式。由于氣、液兩相物理性質和流量的迥異，故以水化塔帶夾套的方式同時與氣、液兩相換熱的熱效率十分受限。另，權利要求中未明確水化塔中吸收劑的種類，僅在實施例中提到直接用水，且未提及尾氣處理。

發明專利CN201531862U黃磷燃燒熱能回收裝置提出了一種更為保險的黃磷燃燒熱能回收裝置，其利用某種氣體做中間換熱介質，可有效避免因鍋爐換熱排管破裂導致五氧化二磷與軟水反應生成磷酸而腐蝕設備，該專利未提及水化熱的回收和熱量集成。

發明專利CN105731405A一種具有低位熱能回收的熱法磷酸生產裝置提出了一種可以回收部分水化熱能的裝置，所得蒸汽壓最高0.8MPa，未提尾氣熱量回收和熱量集成。

發明專利CN102910602A雙區型高效回收黃磷燃燒熱能的裝置提出了是一種類似燃磷鍋爐的熱能回收裝置，未考慮裝置高溫尾氣熱能和水化反應熱的回收。

發明專利CN102556990A導熱油吸收黃磷燃燒熱能的裝置提出了一種通過導熱油做換熱，再釋放熱量的裝置，該發明需用到導熱油做中間換熱介質，且未提到裝置高溫尾氣熱能和水化反應熱的回收。

目前，相關專利、文獻的報道大多集中于黃磷燃燒熱能回收的工藝和裝備，而鮮有注意到水化熱能和最終尾氣帶熱的回收，也沒有提及以黃磷為原料制備到不同濃度的磷酸或聚磷酸的全過程系統熱量集成，故能量回收率不高。

其中，水化熱的利用在傳統熱法酸工藝中十分困難。傳統熱法酸工藝為避免設備腐蝕，采用大量的冷循環酸做吸收劑在噴淋塔中吸收五氧化二磷，以控制物料溫度不超過80℃。80℃的熱量是難以利用的。因此，必須提高吸收過程中物料的溫度，進而需要選擇更昂貴的設備材料；對于大設備而言，材質升級意味著設備投資的加大，這會削弱熱量回收帶來的效益。為此，需要盡量減小設備體積。