[发明专利]利用流化床反应器制备磷酸的工艺及其装置

权利要求书

1.用于生产磷酸的流化床反应器，其特征在于包括有外壳（2）、内壳（3）、燃烧室（4）、旋风分离器（7）和水化循环酸吸收装置（24），

外壳（2）的内表面和内壳（3）的外表面构成一个环形的氧化区（8）；

内壳（3）的内部设置有气体分布器（5）和流化还原反应区（6），其中流化还原反应区（6）顶部设置有磷矿混合粒料进料口（15）和还原区反应气体产物出口（16），底部为靠近气体分布器（5）上方的炉渣出料口（12）；

燃烧室（4）底部设置有流体介质气体进口（9）、燃料及空气入口和控制阀门（10）和燃烧器喷嘴（11）；

旋风分离器上设置有与流化还原反应区（6）相通的吹出物料回流口（17），其顶部为P₂、CO等气体出口（18）；外壳（2）的底部设置有P₂、CO等气体进口（19）和富氧空气进口（20），顶部设置有与水化循环酸吸收装置（24）相连的P₂O_5、CO₂等气体出口（22）；P₂、CO等气体出口（18）和P₂、CO等气体进口（19）通过外部保温管路（21）连接。

2.根据权利要求1所述的用于生产磷酸的流化床反应器，其特征在于所述外壳（2）与内壳（3）的内径之比为1.5:1~3:1。

3.根据权利要求1所述的用于生产磷酸的流化床反应器，其特征在于还包括有外部控温器（14），其将设置在流化还原反应区（6）的热电偶（13）和控制阀门（10）自控关联，通过内置的热电偶（13）反馈给控温器（14）的温度来控制阀门（10）的开启与关闭。

4.根据权利要求1所述的用于生产磷酸的流化床反应器，其特征在于所述旋风分离器（7）设置有一组或多组外置或内置于流化床反应器内壳（3）。

5.根据权利要求1所述的用于生产磷酸的流化床反应器，其特征在于所述气体分布器（5）采用垂直多孔板式分布器或螺旋多孔板式分布器。

6. 利用权利要求1所述的流化床反应器制备磷酸的工艺，包括有以下步骤：

1）将磷矿、硅石和炭质还原剂经破碎筛分至100~300目，然后加入膨润土、再加水混匀后，干燥固结，再经二次破碎筛分至90%以上过50~300目的颗粒物料； 

2）将上述颗粒物料通过磷矿混合粒料进料口（15）投入流化床反应器中的流化还原反应区（6），通过氧化区（8）生成的高温气体换热以及燃烧室（4）补充燃料燃烧加热升温，通过外部控温器（14）控制温度至1100~1350℃，在流体介质的作用下流化、还原0.5~3h，流化还原反应区（6）生成的反应气体产物P₂、CO和吹出的颗粒物料经旋风分离器（7）分离后，吹出的颗粒物料通过吹出物料回流口（17）进入还原区（6）继续反应，P₂、CO等气体则通过外部保温管路（21）进入氧化区（8），同时在氧化区（8）底部进气口（20）通入足量的富氧空气，使P₂、CO燃烧生成五氧化二磷和二氧化碳；

3）氧化区（8）生成的P₂O₅气体经P₂O_5、CO₂等气体出口（22）进入除尘器（23）净化后，通过水化循环酸吸收装置（24）吸收得磷酸，尾气通过碱洗器（25）净化后回用于还原区（6）作流体介质。

7. 根据权利要求6所述的利用流化床反应器制备磷酸的工艺，其特征在于步骤1）所述的磷矿为高品位磷矿、中低品位磷矿、低品位磷矿或选矿尾矿。

8.根据权利要求6或7所述的利用流化床反应器制备磷酸的工艺，其特征在于所述的流体介质为新鲜的氮气或处理后回流的工艺尾气。

9. 根据权利要求6或7所述的利用流化床反应器制备磷酸的工艺，其特征在于步骤1）所述的炭质还原剂为焦炭或煤。

10. 根据权利要求6或7所述的利用流化床反应器制备磷酸的工艺，其特征在于步骤2）所述燃料为天然气、汽油、煤或焦炭。

11. 根据权利要求6或7所述的利用流化床反应器制备磷酸的工艺，其特征在于步骤1）所述的干燥固结为干燥脱水至水含量0~2%。