[发明专利]一种用于连续流化反应器的喷射拱及造气流化反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于连续流化反应器的喷射拱及造气流化反应器，该喷射拱和流化反应器尤其适用于高效高温五氧化二磷造气流化反应器，也适用于利用流化反应器制备磷酸的工艺及其装置。

背景技术

磷酸在国民经济中占有重要地位，是生产磷肥和磷酸盐的中间原料，磷酸及其下游产品广泛应用于化工、农业、医药、食品和电子等行业，而五氧化二磷是生产磷酸的原料。

目前，国内外磷酸工业生产方法分为湿法和热法两种工艺路线。湿法磷酸是通过无机酸(主要是硫酸、盐酸)分解磷矿制得磷酸。湿法磷酸不仅要求磷矿石的品位高、质量好，而且该法制得的磷酸杂质含量较高，磷酸浓度低。当前世界范围内的磷矿资源正在逐步贫化，同时硫酸资源也日益紧缺，磷矿与硫酸的价格攀升，加之该法酸解后要排除大量磷石膏，因此，采用湿法生产磷酸的许多工厂也日益艰难。热法磷酸是以电热法生产的黄磷为原料，经燃烧制得五氧化二磷，五氧化二磷经水合后制得磷酸。热法磷酸纯度高，但是由于电热法生产黄磷能耗极高，因此产品的成本较高。

中国列入国家统计的磷矿石储量为168亿吨，但大多数磷矿难以选别，含磷量大于30％的富矿只有11.2亿吨，中低品位的磷矿石约占90％，且含磷量洗浴26％的低品位磷矿约占50％。根据中国目前磷矿的消耗速度，富矿将在十年左右逐渐枯竭，磷矿资源面临贫乏。

为了开发一种能耗较低，并且适用于中低品位磷矿的生产方法，中国专利CN 101214939 A公开了一种燃烧动力波制备五氧化二磷的方法。该专利的基本原理是将磷矿、磷矿还原剂和燃料炭等原料以粉体形式悬浮在还原性或弱氧化性气氛空间，进行还原性燃烧反应，在燃烧动力过程中，还原性燃烧的前沿波面向外部空间扩展，外部空间的氧化性流体也在向还原空间方向移动，在接触处形成了一个过渡性介面，呈相对的动态平衡。其基本思想是利用流体燃烧动力过程产生的波面，将还原空间与氧化空间相对隔离，热辐射穿越波面加热还原反应空间，以实现高效还原反应与传热，进而实现磷矿与五氧化二磷的高效转化。该发明与现有技术的五氧化二磷生产工艺相比，可以充分利用中低品位磷矿，以较低的能耗和生产成本生产五氧化二磷，进而生产优质磷酸。但是，该发明在实施过程中存在如下缺陷：

(1)燃烧过程中动力波力量不足，无法将磷矿、磷矿还原剂和燃料炭等原料托起悬浮在还原性或弱氧化性气氛空间；

(2)燃烧动力波界面不明显，不能将还原空间与氧化空间相对隔离；

(3)燃烧过程中沿炉壁粘流的熔融态物质，易造成排渣孔堵塞，不能实现连续式生产。

另外，该专利技术使用的反应器设计不合理，存在如下设计缺陷：

(1)烧嘴有16个，分上、中、下三层布置，上层烧嘴布置在氧化区，而氧化区为放热反应，是不需要再进行加热的，烧嘴布置在该区域，1650℃的高温极易将烧嘴烧坏，而且造成燃料的浪费；

(2)二次空气进口管位置不合理，二次空气是用于磷的氧化，将二次空气进口管布置在进料口下方的还原区，难以形成氧化区。