[实用新型]一种应用于窑法磷酸生产的水化塔

说明书

技术领域

本实用新型涉及一个化工单元设备，应用于窑法磷酸生产中所产生的五氧化二磷(P₂O₅)水化成磷酸(H₃PO₄)的单元操作。

背景技术

CDK窑法磷酸是近年来我国独立开发的磷酸生产新工艺，并获得了国家发明专利授权(专利号93111447.0；授权公告号CN1040199C)。其工艺原理在于：把粉状磷矿、硅石和煤三者按比例混合，制成直径为8～12mm的复合球团，置于回转窑内进行高温焙烧。此时，球团中的碳把磷矿的磷还原成气态元素磷逸出，然后被氧化成P₂O₅，再经水化成磷酸。

①Ca₁₀(PO₄)₆F₂+15C+9SiO₂→3/2P₄+15CO+9CaO·SiO₂+CaF₂；

ΔH＝28006kJ/kgP₄；

②P₄+5O₂→2P₂O₅；ΔH＝-25498kJ/kgP₄；

③CO+1/2O₂→2CO₂；ΔH＝-22154kJ/kgP₄；

④P₂O₅+3H₂O→2H₃PO₄。

窑法磷酸工艺的一个优点，就是把反应①②③都置于同一个设备(例如回转窑或隧道窑等)内同时完成，以充分利用氧化反应②③产生的热量，因而大大降低了生产能耗。窑法磷酸工艺的另一个优点，就是可以直接使用中、低品位的硅质磷矿，符合我国磷矿资源的特点。

窑法磷酸生产过程中，在回转窑进行上述①②两项反应所生成的五氧化二磷(P₂O₅)，随高温窑气(～900℃)导入水化塔。在此用大量循环磷酸(约为成品酸的100倍)通过溢流附于塔内壁和在塔中喷洒，循环磷酸中的水与P₂O₅，反应生成磷酸(H₃PO₄)，同时吸取窑气带来的热量。

P₂O₅+3H₂O→2H₃PO₄

排出塔外的热磷酸(80～95℃)，送入换热器与循环冷却水进行换热，少量冷却酸(60～75℃)作为成品送贮槽，其余大部份返回水化塔内，循环吸收窑气的P₂O₅及其热量。循环磷酸连续补加工艺水，以保持其浓度恒定。

热法磷酸生产的水化塔，塔体通常采用316L不锈钢板制作，在酸温低于80℃下，316L不锈钢有良好的抗腐蚀能力，塔体寿命约达10年。但是，窑法磷酸中由于含有氟(F)，其通常以氢氟酸(HF)和氟硅酸(H₂SiF₆)形式存在，因而腐蚀性较强。工业试验装置实践表明：对于窑法磷酸来说，316L不锈钢不耐腐蚀，甚至改用904不锈钢抗腐蚀能力也不理想。

发明内容

本实用新型的发明目的在于提供一种抗腐蚀能力强、设备成本低、应用于窑法磷酸生产的水化塔。

本实用新型的技术方案包括塔体，进出气管、进出酸管，塔体碳钢外壳内侧衬橡胶板，橡胶板内侧有碳质砖层。

内衬橡胶板的厚度为2～10mm。

内衬碳质砖层的厚度为60～300mm。

与现有技术相比，本实用新型塔体外壳的材质采用普通碳钢，降低了设备成本，并且长期生产实践证明：本实用新型的材质和结构，对窑法磷酸有很好的抗腐蚀能力，可以有效防止窑法磷酸的腐蚀，满足了水化工艺条件的要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

附图是本实用新型结构示意图。

具体实施方式

附图中，1为塔体碳钢外壳；2为橡胶板，其厚度为5mm；3为碳质砖层，其厚度为100mm。a为P₂O₅气体进口，b为尾气出口，c为循环吸收酸、工艺补水进口，d为磷酸出口，e为循环吸收酸进口。

本实施例窑法磷酸水化塔及其操作参数：