專利名稱：一種壓濾法磷連續(xù)過濾生產(chǎn)裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及化學工程與環(huán)境保護技術領域，尤其是指一種將黃磷生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的粗磷或泥磷借助外壓獲得元素磷的生產(chǎn)裝置，具體地說是一種壓濾法磷連續(xù)過濾生產(chǎn)裝置。
背景技術：
泥磷是電爐法工業(yè)黃磷生產(chǎn)中產(chǎn)生的危險固體廢渣，主要含有元素磷、磷礦石、焦炭、(煤)、硅石粉及生產(chǎn)中產(chǎn)生的氟、磷化物等。它的形成原因是在電爐法制磷過程中，爐氣中含有50 150g/m3的粉塵，由于目前生產(chǎn)廠家大多沒有配置電除塵設備，爐氣未經(jīng)凈化就直接進入收磷系統(tǒng)，含磷爐氣進入收磷系統(tǒng)后，磷被具有強吸附力的二氧化硅和炭的微粒所包裹，形成泥磷。泥磷具有很高的分散性，當與水接觸后便形成乳膠體，所以泥磷是固體雜質(zhì)與元素磷粘附在一起的球狀顆粒，在顆粒之間被分散的雜質(zhì)所隔離。泥磷粒度為I 2 μ m至0.2 0.5mm不等，在熔融狀態(tài)下，泥磷處于磷層和水層之間，但與磷層之間沒有明顯的界限。泥磷的處理與利用是黃磷生產(chǎn)中一個很重要的問題，它不僅影響黃磷工業(yè)生產(chǎn)中磷的收率和成本，更嚴重的是造成嚴重的環(huán)境污染問題。因此，元素磷的分離提純工藝一直是影響黃磷企業(yè)磷回收效益和環(huán)境效益的關鍵。盡管國內(nèi)外有許多研究人員進行了多年的辛勤探索，但至今尚未找到一套成熟、高效的治理方法。目前，國內(nèi)外元素磷分離提純的主要生產(chǎn)工藝有靜置沉淀工藝、過濾分離工藝、泥磷返回電爐再循環(huán)工藝、蒸餾工藝、泥磷制酸工藝等，但由于這些生產(chǎn)工藝各自存在的缺點和問題，導致它們的應用受到限制。I)靜置沉淀工藝將爐氣冷凝系統(tǒng)輸送來的粗磷，置于錐底容器內(nèi)保溫靜置。該過程中在粗磷層內(nèi)通入加熱介質(zhì)(通常為蒸汽和熱水)，使液態(tài)元素磷受熱后流動性增加，在加熱介質(zhì)攪動作用下，液態(tài)元素磷小液滴逐步匯集融合。由于單質(zhì)磷與雜質(zhì)比重差較大，純凈的磷逐步與雜質(zhì)分離而沉積到容器底部。該工藝十分簡單，為國內(nèi)廣大黃磷生產(chǎn)企業(yè)普遍采用。但是由于靜置沉淀工藝的效率很低，一般一槽粗磷(約30t)需要保溫靜置24小時，單質(zhì)磷和雜質(zhì)方能分離完全。其間消耗的水及蒸汽量也較多，且分離后的雜質(zhì)含磷較多，還需要進一步處理。對于大規(guī)模黃磷裝置生產(chǎn)就不太適宜，所以國內(nèi)外30kt/a黃磷電爐多采用過濾分離工藝。2)過濾分離工藝爐氣冷凝系統(tǒng)輸送來的液狀粗磷，熱態(tài)直接加壓通過過濾介質(zhì)(國外一般采用硅藻土 )，成品精磷穿越過濾層進入受磷槽，固態(tài)雜質(zhì)則留在過濾層內(nèi)。通過定期更換過濾層，使生產(chǎn)得以延續(xù)。更換下來的過濾介質(zhì)含有少量元素磷，經(jīng)燃燒無害化后與磷爐渣一并外運堆放處理。過濾分離工藝由于機械化程度和分離效率高，十分適合與大規(guī)模黃磷裝置配套。但仍然存在含磷濾料的處理難問題。[0009]上述兩種工藝，均產(chǎn)生一定數(shù)量的泥磷，泥磷中還含有10% 30%的元素磷，若不予回收或處理，將造成資源的極大浪費。所以，還必須配套專門的泥磷處理裝置，國內(nèi)外通常采用下述工藝進一步回收泥磷中的元素磷。3)泥磷返回電爐再循環(huán)工藝 將泥磷循環(huán)返回電爐制磷系統(tǒng)，使磷再次升華后冷凝回收。但試驗發(fā)現(xiàn)，在高溫下元素磷與系統(tǒng)內(nèi)水分發(fā)生以下反應:(I) 2P4 + 12H20 = 5H3P + 3H3P04(2) P4 + 16H20 = 4H3P04 + IOH2反應產(chǎn)物為磷酸及少量磷化氫和氫氣，使一部分磷被消耗，且生成的磷酸還會進一步形成泥磷。由于泥磷的存在降低了磷爐上層物料的透氣性，對工藝過程產(chǎn)生不利影響。為防止水將磷氧化，雖然可以采取將泥磷預先脫濕加入磷爐的方法，但能耗較高，而且由于生產(chǎn)過程中有氫氣產(chǎn)生，會嚴重影響電爐的操作安全。4)蒸餾工藝將泥磷中的元素磷在隔絕空氣的密閉泥磷轉鍋內(nèi)加溫，利用元素磷較低的蒸發(fā)溫度(280°C )，將其從泥磷混合物中蒸餾出來，磷蒸汽經(jīng)過冷卻精制后，即可得到成品黃磷。由于組成泥磷混合物的揮發(fā)性各不相同，所以可利用同一溫度下，泥磷成份的蒸汽壓各不相同的原理將其分離。泥磷蒸餾升溫初期，即在25 100°C區(qū)間，主要是泥磷融化和水分蒸發(fā)，此區(qū)間升溫不能過快，以防止水分劇烈蒸發(fā)帶出泥磷進入后部收磷系統(tǒng)，從而影響產(chǎn)品黃磷的質(zhì)量，同時還會造成管道阻塞甚至引起泥磷轉鍋爆炸。泥磷經(jīng)過升溫期已經(jīng)將水分基本脫除，且泥磷已經(jīng)處于流體狀態(tài)，當泥磷溫度處于100 400°C時，開始進入元素磷蒸發(fā)工藝階段。此時升溫應當迅速，以避免黃磷在升溫過程中轉變?yōu)槌嗔?。其間所產(chǎn)生的磷蒸汽由管道進入后部收磷系統(tǒng)，經(jīng)冷卻后貯存于受磷槽內(nèi)。5)泥磷制酸工藝將富泥磷在特殊爐中燃燒，吸收為磷化工生產(chǎn)的重要產(chǎn)品一磷酸，此工藝為工業(yè)上較為成熟的規(guī)模化處理泥磷的方法。但該工藝存在將粘稠的泥磷喂進燃燒室的連續(xù)性差、穩(wěn)定性差和泥磷酸質(zhì)量差的缺點。a)回轉爐燃燒法將泥磷加入回轉的管狀爐，泥磷沿著襯里表面分布開來，在過剩的空氣中燃燒，泥磷中所含的水分與P205反應生成磷酸，泥磷礦物殘渣中磷的質(zhì)量分數(shù)為25%，可用作肥料。但泥磷中的磷未能充分燃燒，操作過程中爐襯損壞嚴重。b)錐形爐燃燒法泥磷燃燒采用帶有襯里的錐形爐，為了強化燃燒，防止爐襯損壞，讓泥磷在固定式斜面上燃燒，膜厚為5mm。用旋轉分配器將泥磷送入爐內(nèi)，分布在襯里表面上，控制空氣過剩系數(shù)為2 8，泥磷燃燒過程的強度可從40kg/m3*h提高到70kg/m3*h。熱泥磷的流動膜可保護襯里不受損壞，但磷酸質(zhì)量差，磷的低級氧化物含量高，只適用于W (P)〈40%的泥磷。c)雙層錐形爐燃燒法為了處理磷含量低的泥磷，列寧格勒國立化工科學研究所開展了裝有燃燒室的雙層錐形爐燃燒泥磷的中間試驗。夾層內(nèi)燃燒天然氣，當爐內(nèi)溫度從538°C上升到815°C時，爐內(nèi)會產(chǎn)生所謂“蒸汽墊”效應，使粘在爐壁上的大部分泥磷脫落，于是燃燒過程主要不是在薄膜條件下進行，而是在泥磷形成的液滴沿器壁下落的過程中完成，這樣會導致整個爐內(nèi)燃燒狀況惡化，一方面未燃燒的泥磷落入爐渣中，另一方面使磷酸中低價酸的質(zhì)量分數(shù)增加到0.7%。由于泥磷的化學成分波動很大，以上各種處理泥磷的方法均有缺點，難以系統(tǒng)化地解決泥磷處理過程中的二次污染問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種適用于粗磷分離精制和泥磷分離提純并能實現(xiàn)規(guī)?；B續(xù)生產(chǎn)的壓濾法磷連續(xù)過濾生產(chǎn)裝置。本實用新型的目的是通過以下技術方案解決的:一種壓濾法磷連續(xù)過濾生產(chǎn)裝置，包括壓磷罐、磷過濾器和泥磷收集槽，其特征在于所述壓磷罐的上蓋上設有粗磷進口和含磷水進口，且壓磷罐通過一端伸入壓磷罐底部的粗磷輸送管與磷過濾器的頂蓋相連，泥磷收集槽內(nèi)設有泥磷液下泵，泥磷液下泵的輸出口通過泥磷輸送管與磷過濾器的頂蓋相連，所述磷過濾器的筒體錐底設有一端位于泥磷收集槽液面下的濾渣出口管，筒體內(nèi)設有與筒體內(nèi)壁構成封閉腔體的濾布層，濾布層和筒體內(nèi)壁構成的腔體內(nèi)設有精磷夾套，精磷夾套的下端處的筒體側壁上設有精磷出口。所述壓磷罐和磷過濾器的外側設有包裹壓磷罐和磷過濾器的熱水夾套，熱水夾套上分別設有熱水進口和熱水出口，熱水出口位于熱水進口的上側。所述的磷過濾器上設有位于頂蓋上的沖洗水進口。所述壓 磷罐的側壁上部設有與泥磷收集槽相連通的含磷水溢流管，含磷水溢流管的出口端位于泥磷收集槽內(nèi)的液面下側。所述的泥磷輸送管上設有泥磷排出管。本實用新型相比現(xiàn)有技術有如下優(yōu)點:本實用新型通過在磷過濾器內(nèi)借助外壓將黃磷生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的粗磷或泥磷中的元素磷通過濾布層與雜質(zhì)分離得到精磷，且該濾布層只需定期進行在線沖洗以提高運行效率而無需更換。本實用新型的過濾工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品為工業(yè)黃磷，其質(zhì)量指標符合國家頒布的質(zhì)量標準(GB7816 - 1998) 一級品的要求:外觀呈石蠟狀，淺黃色至微綠色；黃磷含量在苯中^ 99.90%，黃磷含量在二硫化碳中> 99.90% ;不容物含量在苯中< 10%，不容物含量在二硫化碳中< 10% ;磷過濾生產(chǎn)的副產(chǎn)品為含磷濾渣，其含磷量< 2%。本實用新型的磷過濾裝置可實現(xiàn)封閉操作，含磷水可循環(huán)使用，不造成二次污染；同時單套磷過濾裝置為間歇式操作，每3個小時作為一個生產(chǎn)周期，磷過濾裝置在生產(chǎn)中可采用雙系列并聯(lián)操作，以實現(xiàn)液態(tài)粗磷或泥磷分離操作的連續(xù)化。本實用新型的黃磷回收率高、不易泄漏、不污染環(huán)境、節(jié)能效果顯著，具有很高的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益，符合國家“節(jié)能減排”的要求。

附圖1是本實用新型的結構示意圖。[0041]其中:1 一壓磷罐；2—熱水夾套；3—粗磷進口 ；4一粗磷輸送管；5—含磷水進口 ；6—熱水進口 ；7—熱水出口 ；8—含憐水溢流管；9—憐過濾器；10—頂蓋；11—筒體；12—沖洗水進口 ；13—濾布層；14一精磷夾套；15—精磷出口 ；16—濾禮:出口管；17—泥磷收集槽；18—泥磷液下泵；19一泥磷輸送管；20—泥磷排出管。
具體實施方式
以下結合附圖與實施例對本實用新型作進一步的說明。如圖1所示:一種壓濾法磷連續(xù)過濾生產(chǎn)裝置，包括壓磷罐1、磷過濾器9和泥磷收集槽17，在壓磷罐I的上蓋上設有粗磷進口 3和含磷水進口 5，壓磷罐I的側壁上部設有與泥磷收集槽17相連通的含磷水溢流管8，含磷水溢流管8的出口端位于泥磷收集槽17內(nèi)的液面下側；另外壓磷罐I通過一端伸入壓磷罐I底部的粗磷輸送管4與磷過濾器9的頂蓋10相連，泥磷收集槽17內(nèi)設有泥磷液下泵18，泥磷液下泵18的輸出口通過泥磷輸送管19與磷過濾器9的頂蓋10相連，所述磷過濾器9的筒體11錐底設有一端位于泥磷收集槽17液面下的濾渣出口管16，筒體11內(nèi)設有與筒體11內(nèi)壁構成封閉腔體的濾布13，濾布13和筒體11內(nèi)壁構成的腔體內(nèi)設有精磷夾套14，精磷夾套14的下端處的筒體11側壁上設有精磷出口 15。另外為確保壓磷罐I內(nèi)和磷過濾器9內(nèi)的操作溫度，在壓磷罐I和磷過濾器9的外側設有包裹壓磷罐I和磷過濾器9的熱水夾套2，熱水夾套2上分別設有熱水進口 6和熱水出口 7，熱水出口 7位于熱水進口 6的上側；同時為實現(xiàn)在線對濾布層13進行沖洗，在磷過濾器9上設有位于頂蓋10上的沖洗水進口 11 ;為排出最終的濾渣，在泥磷輸送管19上設有泥磷排出管20。本實用新型在使用時，來自黃磷裝置的液態(tài)粗磷首先由粗磷進口 3進入壓磷罐I內(nèi)后，關閉粗磷進口 3和含磷水溢流管8 ;此時，來自黃磷裝置壓磷泵的含磷水由含磷水進口 5進入壓磷罐I內(nèi)，含磷水借助水壓將壓磷罐I內(nèi)的液態(tài)粗磷經(jīng)由粗磷輸送管4壓出進入磷過濾器9內(nèi)，磷過濾器9內(nèi)的操作壓力必須維持在0.2 0.3MPa范圍內(nèi)；磷過濾器9內(nèi)的液態(tài)黃磷利用粒度差穿越濾布層13進入精磷夾套14，再由精磷出口 18經(jīng)管道輸出；筒體11內(nèi)的濾渣則沿筒體11的內(nèi)筒軸線緩慢下移，由筒體11錐底的濾渣出口管16借位差流入泥磷收集槽17內(nèi)保溫暫存，濾渣出口管16的下端必須插到泥磷收集槽17的液面以下。在使用過程中，磷過濾器9內(nèi)的濾布層13需定期進行在線沖洗，以提高運行效率，濾布沖洗可實現(xiàn)自動化操作。另外在泥磷收集槽17內(nèi)設有泥磷液下泵18，泥磷液下泵18的出口設有泥磷輸送管19和位于泥磷輸送管19上泥磷排出管20 ;泥磷輸送管19用于將泥磷收集槽17內(nèi)的含磷濾渣(泥磷)定期導入磷過濾器9內(nèi)進行進一步的磷回收處理，直到含磷濾渣的殘磷量< 2%后再通過泥磷排出管20送至泥磷制酸裝置制取磷酸，燃燒后的殘渣可作為磷渣肥外運處理。該生產(chǎn)裝置可實現(xiàn)封閉操作，含磷水可循環(huán)使用，不造成二次污染。在使用時，壓磷罐9內(nèi)的操作溫度和操作壓力的控制直接影響磷過濾裝置的產(chǎn)品質(zhì)量和操作安全，必須保證壓磷罐9內(nèi)的操作溫度在60 80°C之間，操作壓力在0.2
0.3MPa之間。磷過濾器9內(nèi)的操作壓力如超過0.3MPa，則說明濾布層13堵塞，必須立刻通過沖洗水進口 11進行在線沖洗單元操作。過濾操作一般選用250 600目的濾布，具體目數(shù)可根據(jù)進料的粒度大小、出料的品質(zhì)要求、過濾壓力和過濾效率等因素進行選擇。本實用新型的生產(chǎn)裝置所采用的工藝與傳統(tǒng)工藝相比，傳統(tǒng)靜置沉淀磷精制工藝需用蒸汽量為80kg/h*t磷，用水量為100kg/h*t磷，一般處理時間需要24小時。如果產(chǎn)品磷產(chǎn)量按每天30t計，則傳統(tǒng)精制工藝每天需用蒸汽量為57t，用水量為72t。而采用本實用新型的磷過濾新工藝后，如果產(chǎn)品磷產(chǎn)量按每天30t計，由于分離效率提高，處理時間縮短至3個小時，且蒸汽用量減少至20kg/h*t磷，則磷過濾裝置蒸汽消耗量為每天1.8t，水消耗量為每天9t，相比傳統(tǒng)工藝每天可節(jié)約蒸汽用量為55.2t，節(jié)約水用量為63t。如果蒸汽價格為154元/t，水價格為2元/ t，則每天可節(jié)約成本8626元；同時，由于蒸汽消耗量減少帶來的CO2減排量為每天2.8t。另外本實用新型的單套磷過濾裝置為間歇式操作，每3個小時作為一個生產(chǎn)周期。磷過濾裝置在生產(chǎn)中可采用雙系列并聯(lián)操作，以實現(xiàn)液態(tài)粗磷或泥磷分離操作的連續(xù)化，粗磷(含磷量68%左右)的過濾生產(chǎn)能力為10.0t/h，泥磷(含磷量15%左右)的過濾生產(chǎn)能力為1.0t/h。綜上所述，本實用新型的生產(chǎn)裝置生產(chǎn)出的黃磷回收率高、不易泄漏、不污染環(huán)境、節(jié)能效果顯著，具有很高的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益，符合國家“節(jié)能減排”的要求。本實用新型中采用的壓磷罐I和磷過濾器9在設計中除滿足生產(chǎn)強度要求外，還必需滿足設備本身要求的密閉性能的特點，所以設計中選用的材料應具有耐腐蝕、熱穩(wěn)定性好的特點，選用304不銹鋼制作可保證設備的長期運行。以上實施例僅為說明本實用新型的技術思想，不能以此限定本實用新型的保護范圍，凡是按照本實用新型提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本實用新型保護范圍之內(nèi)；本實用新型未涉及的技術均可通過現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。
權利要求1.一種壓濾法磷連續(xù)過濾生產(chǎn)裝置，包括壓磷罐(I)、磷過濾器(9)和泥磷收集槽(17)，其特征在于所述壓磷罐(I)的上蓋上設有粗磷進口(3)和含磷水進口(5)，且壓磷罐(I)通過一端伸入壓磷罐(I)底部的粗磷輸送管(4)與磷過濾器(9)的頂蓋(10)相連，泥磷收集槽(17)內(nèi)設有泥磷液下泵(18)，泥磷液下泵(18)的輸出口通過泥磷輸送管(19)與磷過濾器(9 )的頂蓋(10 )相連，所述磷過濾器(9 )的筒體(11)錐底設有一端位于泥磷收集槽(17)液面下的濾渣出口管(16)，筒體(11)內(nèi)設有與筒體(11)內(nèi)壁構成封閉腔體的濾布層(13)，濾布層(13)和筒體(11)內(nèi)壁構成的腔體內(nèi)設有精磷夾套(14)，精磷夾套(14)的下端處的筒體(11)側壁上設有精磷出口(15)。
2.根據(jù)權利要求1所述的壓濾法磷連續(xù)過濾生產(chǎn)裝置，其特征在于所述壓磷罐(I)和磷過濾器(9 )的外側設有包裹壓磷罐(I)和磷過濾器(9 )的熱水夾套(2 )，熱水夾套(2 )上分別設有熱水進口(6)和熱水出口(7)，熱水出口(7)位于熱水進口(6)的上側。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的壓濾法磷連續(xù)過濾生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的磷過濾器(9)上設有位于頂蓋(10)上的沖洗水進口(11)。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的壓濾法磷連續(xù)過濾生產(chǎn)裝置，其特征在于所述壓磷罐(I)的側壁上部設有與泥磷收集槽(17)相連通的含磷水溢流管(8)，含磷水溢流管(8)的出口端位于泥磷收集槽(17)內(nèi)的液面下側。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的壓濾法磷連續(xù)過濾生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的泥磷輸送管(19 )上設有泥磷排出管(20 )。
專利摘要本實用新型公開了一種壓濾法磷連續(xù)過濾生產(chǎn)裝置，該生產(chǎn)裝置包括壓磷罐(1)、磷過濾器(9)和泥磷收集槽(17)，通過將壓磷罐(1)內(nèi)混有粗磷的含磷水通過粗磷輸送管(4)壓入磷過濾器(9)內(nèi)，并通過磷過濾器(9)內(nèi)的濾布層(13)和精磷夾套(14)過濾得到精磷，含磷濾渣通過泥磷收集槽(17)內(nèi)設置的泥磷液下泵(18)回輸至磷過濾器(9)內(nèi)進行重復過濾。本實用新型的磷過濾裝置可實現(xiàn)封閉操作，含磷水可循環(huán)使用，不造成二次污染，且濾布層無需更換；獲得的產(chǎn)品符合國家質(zhì)量標準，具有黃磷回收率高、不易泄漏、不污染環(huán)境、節(jié)能效果顯著的特點，符合國家“節(jié)能減排”的要求。
文檔編號B01D29/23GK203017863SQ201320004540
公開日2013年6月26日 申請日期2013年1月6日 優(yōu)先權日2013年1月6日
發(fā)明者魏琴, 余晨 申請人:中石化南京工程有限公司, 中石化煉化工程(集團)股份有限公司