本实用新型专利技术公开了一种用于从窑法磷酸工艺的出窑烟气中制磷酸的改进型设备，该改进型设备包括水化塔和酸液循环喷淋系统，水化塔后还连接有磷酸雾洗涤器和电除雾器，水化塔的本体为一喷淋空塔，水化塔的下部设有出窑烟气的烟气进口，顶部设有经水化吸收后的烟气出口，烟气进口上方的水化塔容腔中设有喷淋装置，酸液循环喷淋系统的进液口设于水化塔的底部，酸液循环喷淋系统的出液口连接至喷淋装置的进液管，酸液循环喷淋系统中还设有酸液储液槽和循环泵。本实用新型专利技术的改进型设备具有结构简单、布局合理、投资成本低、适应性强、原料利用率高、可减少污染物排放、磷酸回收率高等优点。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种从含P烟气中制取磷酸的设备，尤其涉及一种从窑法磷酸工艺(KPA)的出窑烟气中制取磷酸的设备。
技术介绍
目前世界上工业生产磷酸的方法主要有两种。(I)湿法制磷酸:即利用硫酸分解磷矿石得到稀磷酸和以CaSO4.ηΗ20为主体的固体废渣(简称磷石膏)，将稀磷酸浓缩得到含磷酸54%左右的湿法磷酸。这种工艺的主要缺点:一是要耗用大量的硫酸；二是废渣磷石膏无法得到有效的利用，其中夹带的硫酸、磷酸和可溶性氟化物均溶于水，自然堆放后被雨水冲刷，容易对环境造成严重污染；三是产品磷酸的杂质含量较高，一般只用于生产肥料；四是为保证产品的经济性，必须使用高品位磷矿。(2)热法制磷酸:即首先将将磷矿石、硅石、碳质固体还原剂置于一台矿热电炉中，用电短路形成电弧的能量，将炉内温度加热到13000C以上，将磷矿石中的磷以P4B式还原出来，同时碳质固体还原剂被转化为CO，将排出矿热炉的PjPCO为主的气体用水洗涤降温，P4被冷却成固体与气相分离，得到产品黄磷，含CO的废气在烟囱出口点火燃烧后排入大气；将得到的P4加热到80°C左右，使其变为液相，将其在水化塔中与通入的空气发生氧化燃烧反应，得到磷酸酐P2O5，再用水吸收得到磷酸。热法制磷酸的主要缺点:一是要耗费大量的电能；二是排出矿热炉后分离了 P4的气体还夹带有大量的氟化物(以SiFdP HF存在)和少量未沉淀的气体P 4，这将对大气环境造成严重污染；三是含大量CO的气体直接燃烧排空，能源浪费很大；四是为了保证生产的经济性，同样需要使用高品位磷矿石。为了克服电能紧张、硫铁矿资源不足和高品位磷矿石逐年减少对磷酸生产的影响，八十年代初美国Occidental Research Corporat1n (ORC)提出采用KPA法，即用回转窖生产磷酸的方法(简称窖法磷酸工艺)(参见Frederic Ledar and Won C.Park等，NewProcess for Technical-Grade Phosphoric Acid，Ind.Eng.Chem.Process Des.Devl985,24，688-697)，并进行了 0.84m(内)Χ9.14m回转窑中试装置的中间试验(参见US4389384号美国专利文献)。该方法是将磷矿石、硅石和碳质还原剂(焦粉或煤粉)细磨到50%?85%- 325目，配加1%的膨润土造球，经链式干燥机干燥预热后送入窑头燃烧天然气的回转窑中，球团在窑内还原，控制最高固体温度为1400°C?1500°C，调整球团Ca0/Si02摩尔比为0.26?0.55，使球团恪点高于球团中磷矿石的碳热还原温度，磷以磷蒸气的形式从球团中还原挥发出来，然后在窑的中部空间被通入的空气氧化成五氧化二磷，氧化放出来的热反过来又供给还原反应，最后将含有五氧化二磷的窑气水化吸收即制得磷酸。上述的窑法磷酸工艺思路显示了一种良好的工业应用前景，因其原理是利用磷矿的碳热还原形成P4气体，将磷矿石中的磷转移到回转窑的气相当中，并利用气固分离原理使磷与料球中的其余固体物质很好的进行分离，转移到回转窑气相中的P4气体可与回转窑气相中的氧发生氧化放热反应生成P2O5,放出的热则供给料球中磷矿石的碳热还原(吸热反应)，最后将出回转窑的含P2O5的窑气水化吸收，可获得洁净度远高于湿法磷酸的工业磷酸。由于回转窑维持磷矿碳热还原温度使用的是初级能源，同时磷矿碳热还原产生的可燃物质匕与CO在回转窑内部即可进行燃烧放热反应，补充提供给维持回转窑磷矿碳热还原温度所需能量，这与传统的热法制磷酸工艺相比，其能耗得到大幅度降低。然而，我们的研宄表明，上述的窑法磷酸工艺在规模化的工业应用及实践中很难实现，其主要缺陷在于:1、回转窖是窖体以一定速度(0.5r/min?3r/min)运转的设备，其优点是可以连续对送入窑内的固体物料进行机械翻转、混合，保证窑内固体物料各处受热的均匀性，但反过来窑内固体物料亦须承受物料运动的机械摩擦力，如果物料强度小于受到的机械摩擦力将很容易被破坏。美国ORC公司提出的KPA工艺基本原理是将磷矿石、硅石和碳质还原剂(焦粉或煤粉)细磨到50%?85% — 325目后制成球团，这三种物质必须紧密地共聚一体，才能在混合物中0&0/5102摩尔比为0.26?0.55的条件下，实现混合物料在磷矿石的碳热还原温度下不熔化，同时，磷矿的碳还原才能得以顺利进行。但工艺使用的物料球团中配入了还原剂碳，碳在大于350°C温度下会与空气中的氧发生快速的氧化反应转变成CO2，如果采用传统冶金工业球团在链篦机上高温固结的方法(多900°C )，则球团中的还原碳会被全部氧化，入回转窑球团则流失了还原剂，磷的碳热还原反应自然也无法进行，导致工艺失败。如果仅通过添加膨润土作球团粘结剂在300°C以下进行干燥脱水，则球团抗压强度仅为1KN/个球左右，落下强度< I次/米；因为膨润土的作用机理主要是利用其物质结构中的层间水来调节球团干燥过程中的水分释放速率，提高球团在干燥过程中的爆裂温度，其本身对提高球团强度并无显著作用。将这种球团送入回转窑后、且在回转窑温度值达到900°C温度前，由于承受不住回转窑内料球运动所受到的机械摩擦力，入窑的球团将大量粉化，粉化后组成球团的磷矿粉、硅石粉和碳质还原剂等将分离，粉化后的磷矿粉由于不能与碳质还原剂紧密接触，将导致磷不能被还原。更为严重的是，磷矿粉一旦与硅石粉分开，其熔点将急剧降低到1250°C以下，这种粉状磷矿通过回转窑的高温还原区(料层温度为1300°C左右)时，将全部由固相变成液相，进而粘附在回转窑窑衬上形成回转窑的高温结圈，阻碍物料在回转窑内的正常运动，使加入回转窑的大部分物料从回转窑加料端溢出回转窑，无法实现磷的高温还原，导致工艺失败。可见，由于入窑原料存在固有缺陷，至今未见上述的KPA技术进行过任何工业化、规模化或商业化的应用。2、对于上述配碳磷矿球团的KPA工艺而言，在回转窖内料层下部的固体料层区属于还原带，料层上部则是回转窑的气流区，属于氧化带，进料球团从回转窑窑尾加入，依靠其自身重力和回转窑旋转的摩擦力从回转窑的窑头区排出，回转窑燃烧燃料的烧嘴安装在回转窑窑头，产生的燃烧烟气则由窑尾的风机引出，回转窑内维持微负压，气流与物料的运动方向相反。由于在回转窑的还原带(固体料层区)和氧化带(回转窑固体料层上部的气流区)无机械隔离区，因此，暴露在固体料层区表面的料球将与氧化带气流中的02、0)2发生对流传质；这一方面会使料球中的还原剂碳在料球被气流传热加热到磷矿石碳还原温度前被部分氧化掉，致使料球在回转窑还原带由于碳质还原剂的缺乏，而得不到充分还原；更为严重的是，在回转窑高温区暴露于料层表面的料球，会与窑气中已经还原生成的P2O5发生进一步的化学反应，生成偏磷酸钙、磷酸钙及其他的偏磷酸盐或磷酸盐，进而导致已被还原到气相中的磷又重新返回料球，并在料球表面形成一层富含P2O5的白壳，壳层厚度一般在300 ym?1000 μ??，壳层中P2O5含量可高达30%以上；这样会致使料球转移到气相中的P2O5不超过60%，造成磷矿中P2O5的收率偏低，进而造成矿产资源的浪费及磷酸生产成本的大幅度上升，使上述的KPA工艺丧失商业应用和工业推广本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于从窑法磷酸工艺的出窑烟气中制磷酸的改进型设备，所述改进型设备包括水化塔和酸液循环喷淋系统，其特征在于：所述水化塔后还连接有磷酸雾洗涤器和电除雾器，所述水化塔的本体为一喷淋空塔，所述水化塔的下部设有出窑烟气的烟气进口，顶部设有经水化吸收后的烟气出口，所述烟气进口上方的水化塔容腔中设有喷淋装置，所述酸液循环喷淋系统的进液口设于水化塔的底部，酸液循环喷淋系统的出液口连接至所述喷淋装置的进液管，所述酸液循环喷淋系统中还设有酸液储液槽和循环泵。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：侯拥和，魏世发，魏琛娟，
申请(专利权)人：四川玖长科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51
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