[發明專利]一種微波法生產黃磷的裝置及生產工藝

有效

• 申請號: 201810294521.0
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108439358B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 馬弘舸;羅宗恬;李正紅;羅真;唐影;李科;任長壽;鞠炳全;于愛民;吳洋
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: C01B25/047
• 分類號: C01B25/047
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張明利

本發明涉及一種微波法生產黃磷的裝置及生產工藝，屬于黃磷制備技術領域，所述裝置包括罐體、第一微波饋入組件和第二微波饋入組件，所述第一微波饋入組件位于罐體的頂部，其包括多個饋入波導和多個微波反射片，將微波饋入罐體并聚焦還原反應區，同時，借助微波反射片消除了微波從罐體頂部饋入時饋入波導之間的干擾，所述第二微波饋入組件位于罐體的底部，其設置為多個介質波導，采用三氧化二鋁陶瓷作為介質波導，將微波從罐體底部饋入至還原反應區，以克服強烈吸收微波材料對微波的影響，以維持還原反應區持續的微波化學反應，達到黃磷生產需要的環境條件，具有低能耗、低腐蝕的特點，降低了罐體維護成本。

技術領域

本發明屬于黃磷制備技術領域，具體地說涉及一種微波法生產黃磷的裝置及生產工藝。

背景技術

世界制磷歷史已近1個多世紀，磷工業的發展已經經歷了有小到大的發展歷程，傳統黃磷電爐的單臺電爐容量從由200kVA發展到今天的單臺電爐容量4.5～6萬kVA，磷工業的耗電量居化工行業之首。

目前，我國已發展成為世界黃磷大國，產能已超過120萬噸/年。元素磷是人類的生命之素，同時，磷在工業上也很重要，如電腦制造、汽車、冶金、醫藥、染料等都離不開元素磷，因此，磷工業是我國工業中最重要的的基礎產業之一，但是，黃磷生產污染十分嚴重。為了順應潮流抓住機遇振興我國黃磷生產工業，在資源短缺、能源緊張、環境污染日益加重的當今社會，如何解決傳統制磷工藝中存在的高能耗和高污染是亟需解決的問題。

發明內容

針對現有技術的種種不足，為了解決上述問題，發明人利用黃磷制備原料的微波特性，采用微波進行黃磷生產，形成一個有別于電爐法的黃磷制備新工藝和新裝置，以解決傳統工藝中存在的高能耗和高污染問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種微波法生產黃磷的裝置，包括：

罐體，所述罐體的頂部開設用于投放制備原料的進料口以及用于排出黃磷蒸汽的出氣口，其底部開設用于排出廢渣的出料口，其內腔設置為微正壓狀態，所述罐體的側壁分為外壁、內壁以及位于外壁和內壁之間的真空保溫層；

用于向罐體內饋入微波的第一微波饋入組件，其位于罐體的頂部，所述第一微波饋入組件包括多個饋入波導和多個微波反射片，所述饋入波導沿著水平方向設置，且末端貫穿罐體的側壁并延伸至罐體的內腔，所述微波反射片設為傾斜結構，且其與饋入波導的末端連接；

以及用于向罐體內饋入微波的第二微波饋入組件，其位于罐體的底部，所述第二微波饋入組件為多個介質波導，所述介質波導沿著垂直方向設置，其頂端貫穿罐體的底面并延伸至罐體的內腔；

經所述進料口投放的制備原料在內腔中堆積形成生料區，位于生料區的制備原料在微波作用下反應形成還原反應區，所述制備原料在還原反應區反應后形成廢渣區，經所述饋入波導饋入的微波經所述微波反射片反射聚焦至還原反應區，所述介質波導的頂端延伸至還原反應區，所述出料口與廢渣區連通。

進一步，所述饋入波導和微波反射片的數量相同，且多個饋入波導沿著罐體的高度及罐體的周向均布。

進一步，所述多個介質波導位于罐體底面的不同圓周上，且位于同一圓周的多個介質波導均布。

進一步，所述微波反射片采用全反射微波材料制成，其與水平面的夾角為35°-45°。

進一步，在垂直方向上相鄰的多個微波反射片中，位于高處的微波反射片與水平面的夾角小于位于低處的微波反射片與水平面的夾角。

進一步，所述介質波導采用三氧化二鋁陶瓷制成。

進一步，所述還原反應區溫度為1300℃-1500℃，所述生料區溫度不高于600℃。

進一步，所述罐體的側壁上對應生料區、還原反應區和廢渣區處設有溫度傳感器，所述溫度傳感器與控制單元通訊連接。