[實用新型]同時生產黃磷和磷酸的裝置

有效

• 申請號: 201720472351.1
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN206940432U
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 王明坤
• 申請（專利權）人: 北京邁未科技有限公司
• 主分類號: C01B25/027
• 分類號: C01B25/027;C01B25/18
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司11314
• 代理人: 程偉,于高瞻

技術領域

本實用新型涉及一種同時生產黃磷和磷酸的裝置。

背景技術

目前工業化的黃磷生產技術只有電爐法一種方法，其將塊狀的磷礦石、硅石和焦炭按一定比例送入電爐中，通入直流電，利用石墨電極端部的電弧熱和混合物料的電阻熱，將物料加熱、熔化，發生還原反應，生成黃磷蒸汽，進而得到黃磷產品。這種方法要消耗大量的電能，平均每噸黃磷產品需要消耗電能13800-15000度。

磷酸的生產方法分為熱法和濕法兩種，熱法是將黃磷與氧氣燃燒，得到五氧化二磷氣體，再用稀磷酸吸收，從而得到高品質的磷酸產品；濕法是用硫酸與磷礦石發生還原反應，得到磷酸產品，同時，副產大量磷石膏。熱法磷酸雖然品質高，但由于是用黃磷為原料，成本高，而且黃磷燃燒產生的大量熱能不能得到充分利用，能耗高。濕法磷酸的缺點是磷酸品質低，難以生產高品質磷酸產品，同時，生產過程中副產的大量磷石膏無法利用，只能堆積存放，占用大量土地的同時，對周圍環境造成污染，已經是一個世界性的難題。

上述的黃磷和磷酸生產方法，需要使用高品質磷礦為原料，P₂O₅含量要大于25％，造成大量中低品位磷礦資源得不到很好利用。

為了解決中低品位磷礦資源的利用問題，降低能耗，國外從上世紀30年代，國內從上世紀80年代開始，相繼開展了窯法磷酸技術的研究工作。所謂窯法磷酸技術就是針對上述問題開展的研究，主要是利用還原反應生成的黃磷和一氧化碳與氧氣燃燒產生的熱量來滿足還原反應所需要的熱能，這樣，在得到P₂O₅氣體進而得到磷酸的同時，節省了熱法磷酸生產中需要的大量電能，同時，沒有磷石膏產生，避免了濕法磷酸副產磷石膏的問題。窯法磷酸可以利用低品位磷礦石，解決了中低品位磷礦資源的利用問題。

窯法磷酸技術研究至今，主要有回轉窯法、隧道窯法和高爐法三種，均建有小試、中試裝置，沒有工業化。幾種方法均只能生產磷酸，不能生產黃磷產品。

回轉窯法是將料球包裹并置于回轉窯中，料球區域為還原區域，接受氧化區域傳遞的熱量，發生還原反應，生成P₂和CO氣體，供氧化區域使用；料球的上部空間為氧化區，從回轉窯外部加入氧氣，與還原區生成的P₂和CO發生氧化反應，產生大量的熱量，供還原區域使用。這樣，在一個窯體內，即發生了氧化反應，又發生了還原反應，反應一旦啟動，即可以自己維持反應平衡，生成的產物為P₂O₅氣體，吸收后即可得到磷酸?；剞D窯法的問題是窯內物料在隨著窯體旋轉過程中容易結圈，導致反應過程無法進行。

隧道窯法將物料預先制成一定結構型式的磚坯，類似于陶瓷燒結一樣，將磚坯碼放于窯車上。載有料磚的窯車進入隧道窯，依次經過預熱段、高溫段、冷卻段，出窯的料磚已經反應完全，可以作為建材利用。與回轉窯法類似，隧道窯法在高溫段通入氧氣和部分燃料，充分利用反應產物P₂和CO的氧化熱，維持料磚處于高溫狀態并發生還原反應。隧道窯法的問題是在整個反應過程中，料磚很難維持固有形態；對料磚的預熱、加熱很難做到均勻一致；窯體與窯車之間的密封很難解決，各個區域很難隔離，影響熱效率。

高爐法參照高爐做法，將磷礦石塊、硅石塊和焦炭或原煤顆粒按類似于冶煉鐵礦石工藝一樣，連續加入高爐，在高爐爐缸部分的風口通入氧氣，與焦炭或原煤、P₂、CO燃燒，發出熱量供還原反應需要，氧化反應產生的高溫氣體經過料層，對料層進行預熱后，從高爐上部排出。高爐法的問題是焦炭或原煤的消耗量大，經濟性不理想；由于 CO與氧氣的燃燒不容易組織，爐內容易發生爆燃。

上述對背景技術的陳述僅是為了方便對本實用新型技術方案(使用的技術手段、解決的技術問題以及產生的技術效果等方面)的深入理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

實用新型內容

本實用新型的一方面涉及一種同時生產黃磷和磷酸的裝置，其特征在于，所述裝置包括窯體基礎、窯體、窯車、軌道、加熱段燃燒室、燒嘴、排氣口和加料設備，其中窯體安裝在窯體基礎上，窯車通過軌道穿過窯體往復運動，加料設備設置在窯體外的兩側并且與窯體分離，窯車在第一工作位置和第二工作位置之間移動，窯車的長度大于窯體的長度從而從窯體的任一側突出，以便通過任一側的加料設備對窯車加料。

在一個優選實施方案中，燒嘴設置在加熱段燃燒室的頂部，燒嘴的端部設置有水冷設備，并且燒嘴包括啟動燒嘴、P₂燒嘴和CO燒嘴。