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用磷矿制取黄磷或直接制取磷酸的工业化立式隔焰窑

阅读：1034发布：2020-06-09

IPRDB可以提供用磷矿制取黄磷或直接制取磷酸的工业化立式隔焰窑专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用磷矿制取黄磷或直接制取磷酸的工业化立式隔焰窑，涉及黄磷及磷酸制备技术领域。其主要包括窑炉，窑炉由加温用的燃烧窑与窑室内隔焰的一个或多个中空窑柱组成分别为燃料燃烧通道和物料还原通道，燃料燃烧通道和物料还原通道相互之间用导热材料隔开。本实用新型使用立式隔焰窑作为制取黄磷的主反应器，它吸取了高炉和电炉的优点，采取隔烟方式使用燃料燃烧加热，节约了能源，降低了能源成本，没有燃烧尾气混入磷蒸气的弊端；若使用黄磷进燃烧窑燃烧制磷酸的方式，得到高质量磷酸的同时也高效利用了燃烧释放的热量。这些方式特点降低了能耗，同时也保证了产品质量，从而降低了生产成本。，下面是用磷矿制取黄磷或直接制取磷酸的工业化立式隔焰窑专利的具体信息内容。

权利要求

1. 一种用磷矿制取黄磷或直接制取磷酸的工业化立式隔焰窑，其特征在于：窑炉(1)由加温用的燃烧窑(2)与窑室内隔焰的一个或多个中空窑柱(3)组成分别为燃料燃烧通道(5)和物料还原通道(6)，燃料燃烧通道(5)和物料还原通道(6)相互之间用导热材料隔开。

2. 根据权利要求1所述的用磷矿制取黄磷或直接制取磷酸的工业化立式隔焰窑，其特征在于：燃烧窑(2)是一个分层隔断窑，其内部设置有隔板(4)。

说明书全文

技术领域

本实用新型涉及用磷矿直接制取黄磷或直接制取磷酸的型工业化立式隔焰窑。

背景技术

黄磷制取工艺发展至今，其主要工艺就是热法。主要的反应器是有两种：(1) 高炉法，以中品位块状磷矿石为原料，硅石为助熔剂，焦炭或部分无烟煤做燃料与还原剂，按一定的比例和顺序加入高炉，借助热空气与赤热的焦炭燃烧，在高温下进行化学反应，磷矿在高温下被赤热的碳还原成磷蒸气随炉气上升，最后从高炉炉顶逸出并经除尘设备和冷凝装置，分离获得液态磷产品，炉渣从高炉中以熔融态排出，经水淬粒化后作废渣处理；(2)电炉法，使用电热作为热量来源以还原物料，电炉的主要炉型有电极呈直线排列的长圆形电炉和电极呈三角形排列的圆形或圆三角型电炉。高炉法制黄磷相对于电热法，炉气量是后者的8-10倍，投资高、焦耗大、磷的收率低、操作不易。目前，全世界的黄磷生产，几乎全部是采用电炉法工艺生产。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种投资低、焦耗小、磷回收率高、操作简单的用磷矿制取黄磷或直接制取磷酸的新型工业化立式隔焰窑。
本实用新型的目的是这样实现的：一种用磷矿制取黄磷或直接制取磷酸的工业化立式隔焰窑，窑炉1由加温用的燃烧窑2与窑室内隔焰的一个或多个中空窑柱3组成分别为燃料燃烧通道5和物料还原通道6，燃料燃烧通道5和物料还原通道6相互之间用导热材料隔开。燃烧窑2是一个分层隔断窑，其内部设置有隔板4。
本实用新型所提供的用磷矿制取黄磷或直接制取磷酸的工业化立式隔焰窑，使用立式隔焰窑作为制取黄磷的主反应器，它吸取了高炉和电炉的优点，采取隔烟方式使用燃料燃烧加热，节约了能源，降低了能源成本，没有燃烧尾气混入磷蒸气的弊端；若使用黄磷进燃烧窑燃烧制磷酸的方式，得到高质量磷酸的同时也高效利用了燃烧释放的热量。这些方式特点降低了能耗，同时也保证了产品质量，从而降低了生产成本。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的采用以下结构：一种用磷矿制取黄磷或直接制取磷酸的工业化立式隔焰窑，窑炉1由加温用的燃烧窑2与窑室内隔焰的一个或多个中空窑柱3 组成分别为燃料燃烧通道5和物料还原通道6，燃料燃烧通道5和物料还原通道 6相互之间用导热材料隔开。燃烧窑2是一个分层隔断窑，其内部设置有隔板4。
立式隔焰窑结构原理如下：
图一为立式隔焰窑的剖面图，为制取黄磷的主反应器，燃料燃烧窑长宽随产量不等，在2～5米之间，高约3～25米；中空窑柱外径在0.4～3.8米，高度为 4-30米，窑柱3个数一个或多个，其数量依照燃烧窑大小设计。
在制黄磷立式隔焰窑的基础上，将分离得到的磷以蒸气形式通入燃烧窑内燃烧，形成P2O5的同时为磷矿的还原提供热量，再将燃烧后的含P2O5气体引入水合吸收系统即可制得磷酸。
装置运行说明
按照窑法磷酸方式配好的制品，造粒成10mm球后，由自动进料机从窑柱3 上部进料口按照一定速率加入。窑柱内料球缓慢向下运动，从而逐渐进入窑柱 3，即物料还原通道6的预热带、高温带和冷却带。在高温带1150℃-1550℃料球内原料开始反应，生成磷蒸气和CO后，渣球进入冷却带，由鼓入的冷N2初步冷却后到约300℃-1000℃出窑柱3，再使用冷空气冷却至80℃。换热空气150℃ 可用作烘干物料使用。
用95％以上的N2或其他惰性气体做保护性气体，从窑柱底部密封箱鼓入，与渣球逆流换热以冷却渣球，随后进入高温反应带，把携带的热量传给物料，保护还原出的磷和CO不被氧化，高温混合气体继续逆流至预热段，加热低温料球后于300℃左右从窑柱顶收集，再经水喷淋冷却后即得到黄磷，尾气中的CO可通入燃烧窑作为部分燃料。也可以在200℃-500℃温度任意点抽出含有磷和CO 的气体，再作为燃料送入燃烧室燃烧为自身反应提供热能。燃烧后的含有P2O5 的气体从400℃左右抽出入水合塔吸收得磷酸。这样除开始升温加热以外，到反应正常后磷燃烧放出的热量足够供应反应热。
燃料天然气和回收的CO与富氧气混合后从燃烧窑底多点喷入，燃烧释放的热量用以维持窑柱内磷还原需要的热能，燃烧尾气在隔板4的作用下在燃烧通道 5内做折线运动，与窑柱3内料球充分换热后于200℃左右从窑上部抽出，同样作为烘干料球使用。
用PLC编程，在燃料燃烧窑内和窑柱壁内分别多点连续测温和控制，气体在线测定与控制手段来综合测定各点的温度与气氛。
例1：
湖北三新磷酸有限公司于2007年9月建成一条1500吨/年黄磷的立式隔焰窑中试生产线，燃料燃烧窑长2.4m，宽2.4m，高9.0m，窑柱直径800mm，高10 米，壁厚40mm，使用烧结碳化硅材质，共设6个窑柱。使用湖北神农架矿业公司磷选矿尾矿，与其他原料按比例均匀混合后，制成球状，进干燥窑烘干，再从窑柱上部加料口进入，通过预热、高温、冷却带。使用98％N2作为保护气，冷N2 从窑柱底部密封箱鼓入，逆流至高温带换热并保护生成的磷和CO，再经过预热带后于400℃左右收集，水喷淋冷却后即得到黄磷。将天然气与富氧助燃气(氧含量28％)和收集到的CO混合气通入燃料燃烧窑，燃烧尾气在窑内折流换热后排出用作料球烘干。
利用立式隔焰窑作为主反应器进行黄磷生产，与电炉制黄磷相比，折算后窑炉能耗降低了40-50％左右，黄磷收率与质量和电炉法基本持平，黄磷产品成本降低了约40-50％。
例2：
在例1中的立式格烟窑基础上，增加了水合收酸系统，并利用收集的磷作燃料在燃烧窑内燃烧供热，同时将生成的P2O5引入收酸系统制取磷酸。
利用立式隔焰窑作为主反应器制磷酸，与电炉制黄磷相比，由于气量少，燃烧温度高，窑炉能耗降低了80％以上，磷酸质量和电炉法黄磷制酸基本持平，磷酸产品成本降低了约50％。

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