本实用新型专利技术公开了一种提高热法磷酸生产过程中热能综合利用率的设备，涉及热法磷酸生产领域，包括顺次相连的反应塔，过热器和水合塔，反应塔的内部设置有若干第一换热管，外部设置有汽包，第一换热管与汽包相连通，过热器与汽包相连，汽包向过热器中输入饱和蒸汽；过热器用于吸收由反应塔排出的高温P2O5烟气的热量，并将吸收的热量用于加热饱和蒸汽，形成过热蒸汽，同时产生低温P2O5烟气，第一换热管、上集箱和下集箱的内部还设置有一圈环形换热管束，环形换热管束由环形集箱和若干根独立的第二换热管组成，第二换热管的上部插入环形集箱中。本实用新型专利技术不仅有效提高热法磷酸中的热能综合利用率，同时减少了工艺中水的消耗，节约水资源。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及磷酸生产领域，具体涉及一种提高热法磷酸生产过程中热能综合利用率的设备。
技术介绍
磷不仅是核酸、蛋白、细胞膜遗传生命物质中最重要的元素，也是肥料、饲料和食品添加剂中不可或缺的物质，在材料、农药、医药、食品、冶金、化工等领域具有广泛应用，因此，磷化工成为现代化学工业的重要组成部分。磷化业包括基础磷化工和精细磷化工两大产业，其中基础磷化工是指利用化学反应生产含磷基础化学品(即磷酸)的工业，按照制取磷酸的工艺不同，可以将制得的磷酸分为湿法酸、热法酸和窑法酸。湿法酸是指利用硫酸、硝酸、盐酸、氟硅酸等无机酸处理分解磷矿石得到磷酸，该方法虽然成本较低，但是其副产物磷石膏会对环境造成污染，且处理难度较大，而且制得的磷酸纯度和浓度均较低，因此，湿法酸90％主要用于磷肥生产。热法酸是将黄磷放入燃烧炉中燃烧氧化得到五氧化二磷，然后将五氧化二磷通入喷淋塔中经过水合吸收制得，该方法制得的磷酸纯度较高(>99.99％)，产品主要用作食品级、电子级、精细磷化工原料使用，但是该方法需要耗费大量的热能，成本较高。窑法磷是将黄磷放入反应窑中通过一步法，将还原和氧化结合，直接得到磷酐然后经吸收得到磷酸。该方法能够实现对低品位磷矿的利用，充分利用化学中的反应热，降低能耗，但是，窑法酸制备工艺技术目前尚不成熟，没有在工业上投入使用，目前磷酸生产仍然以湿法酸和热法酸为主。热法酸生产分为燃烧水合一步法和燃烧水合二步法两种工艺流程，一步法是黄磷的燃烧和水合在一个反应塔内进行化学反应制酸，二步法将黄磷的燃烧和水合分开，分别在两个反应塔内进行反应，两步法的原理为：黄磷先在燃烧塔内燃烧形成高温P2O5烟气，然后将P2O5高温烟气导入水合塔内水合制酸。由于热法酸需要使黄磷在温度高于2000℃的温度下充分燃烧生成高温P2O5烟气，每生产一吨浓度为85％的磷酸需要燃烧280公斤黄磷，每燃烧一吨黄磷会产生24335MJ的热量。为了利用黄磷燃烧后产生的热量，通常在燃烧塔壁周围布置一圈以水为介质的换热管进行换热，水介质吸热后能够产生饱和蒸汽，采用这种生产模式，每燃烧一吨黄磷，能够得到5吨左右低压饱和蒸汽，回收利用的热量低于实际生产放热的60％，热能利用效率较低，同时，由于磷酸生产本身不需要太多热能，得到的低压饱和蒸汽需要通过其他途径如发电才能产生经济效益，由于饱和蒸汽发电的效率较低，与建设发电装置投资相比不能产生较大的经济效益，短时间无法收回成本，因此，大部分磷酸生产企业选择直接将热量放散排放。同时，高温P2O5进入水合塔时，由于烟温造成P2O5塔内水合反应温度较高，需要不断通过水冷方式进行塔壁降温，既造成大量的水资源消耗，又造成热能的严重浪费。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种提高热法磷酸生产过程中热能综合利用率的设备，不仅有效提高热法磷酸中的热能综合利用率，同时减少了工艺中水的消耗，节约水资源。为达到以上目的，本技术采取的技术方案是：一种提高热法磷酸生产过程中热能综合利用率的设备，包括顺次相连的反应塔，过热器和水合塔，所述反应塔的内部设置有若干第一换热管，外部设置有汽包，所述第一换热管与汽包相连通，所述第一换热管内的介质吸收反应塔内的黄磷燃烧反应热量后，形成汽水混合物进入进入汽包中，再由汽包进行汽水分离，形成饱和蒸汽；所述过热器与汽包相连，汽包向过热器中输入饱和蒸汽；所述过热器用于吸收由反应塔排出的高温P2O5烟气的热量，并将吸收的热量用于加热饱和蒸汽，形成过热蒸汽，同时产生低温P2O5烟气，并将低温P2O5烟气导入水合塔中进行水合制酸；所述反应塔中还设置有上集箱和下集箱，所述第一换热管、上集箱和下集箱环绕形成的筒形结构燃烧室中，还设置有一圈环形换热管束，所述的环形换热管束由环形集箱和若干根独立的第二换热管组成，第二换热管的上部插入环形集箱中。在上述技术方案的基础上，所述过热器包括外壳、高温过热器、减温器和低温过热器，所述高温过热器和低温过热器均包括箱体和第三换热管，第三换热管位于外壳的内部，所述减温器位于高温过热器和低温过热器的箱体之间；所述高温过热器的箱体上置有出汽口，低温过热器的箱体上置有进汽口；所述低温过热器的进汽口与汽包的出汽口相连。在上述技术方案的基础上，所述减温器上设置有进汽口和出汽口，所述减温器的进汽口与低温过热器的第三换热管相连接，减温器的出汽口与高温过热器的第三换热管相连接，所述减温器上设置降温装置，饱和蒸汽通过在低温过热器与高温过热器的第三换热管中，进行加热，当高温过热器上的温度检测器检测到过热蒸汽的温度高于设定温度时，通过减温器上降温装置对第三换热管中的过热蒸汽进行降温，调整至设定温度。在上述技术方案的基础上，所述高温过热器出汽口与汽轮机发电装置相连，高温过热器箱体上设置有温度检测器。在上述技术方案的基础上，所述汽包的底部设置有出水口，汽包的上部外壁设置有进汽口，第一换热管通过上集箱与汽包的进汽口连接，第一换热管通过下集箱与汽包的出水口相连接，汽包中的水通过下集箱进入第一换热管中，成为换热介质。在上述技术方案的基础上，所述环形换热管束包括进水口和出汽口，所述环形换热管束的进水口与汽包的出水口连接，所述环形换热管束的出汽口与汽包的进汽口连接。在上述技术方案的基础上，所述第二换热管上装有若干换热翅片。与现有技术相比，本技术的优点在于：(1)本技术中提高热法磷酸生产过程中热能综合利用率的设备，包括过热器，过热器具有热交换功能，来自汽包的饱和蒸汽通过过热器中低温过热器与高温过热器中的第三换热管与反应塔排出的高温P2O5烟气进行热交换，有效降低P2O5烟气温度的同时将饱和蒸汽转化为过热蒸汽，过热蒸汽输送到用于汽轮机发电装置进行发电，形成热电联产，所发电量及蒸汽用于满足生产用电及用热需求。(2)本技术中提高热法磷酸生产过程中热能综合利用率的设备，高温P2O5烟气(≥650℃)经过热器换热后形成低温P2O5烟气，温度控制在400℃左右，低温烟气进入水合塔中水合时，有效避免水合塔塔壁温度过高的运行危险，生产设备中取消塔壁降温的工艺，与现有技术中需要不断通过水冷方式进行塔壁降温相比，节约水资源。(3)本技术中提高热法磷酸生产过程中热能综合利用率的设备，包括反应塔内部的环形换热管束，通过环形换热管束增加了反应塔的换热面积，环形换热管束中第二换热管上装有翅片，用于进一步提高换热管束的换热效率，强化了反应塔内的换热效果，降低了从反应塔出来高温P2O5烟气的温度，同时提高了饱和蒸汽的产汽量。附图说明图1为本技术实施例中提高热法磷酸生产过程中热能综合利用率的设备的结构示意图；图2为本技术实施例中环形换热管束的结构示意图。图中：1-反应塔，2-第一换热管，3-汽包，4-低温过热器，5-水合塔，6-过热器，7-外壳，8-第三换热管，9-减温器，10-高温过热器，11-汽轮机发电装置，12-上集箱，13-下集箱，14-环形换热管束，15-第二换热管，16-环形集箱。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术作进一步详细说明。参见图1所示，本技术实施例提供一种提高热法磷酸生产过程中热能综合利用率的设备，包括反应塔1，过热器6，水合塔5和汽轮机发电装置11，反应塔1、过本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提高热法磷酸生产过程中热能综合利用率的设备，其特征在于：包括顺次相连的反应塔(1)，过热器(6)和水合塔(5)，所述反应塔(1)的内部设置有若干第一换热管(2)，外部设置有汽包(3)，所述第一换热管(2)与汽包(3)相连通，所述第一换热管(2)内的介质吸收反应塔(1)内的黄磷燃烧反应热量后，形成汽水混合物进入进入汽包(3)中，再由汽包(3)进行汽水分离，形成饱和蒸汽；所述过热器(6)与汽包(3)相连，汽包(3)向过热器(6)中输入饱和蒸汽；所述过热器(6)用于吸收由反应塔(1)排出的高温P2O5烟气的热量，并将吸收的热量用于加热饱和蒸汽，形成过热蒸汽，同时产生低温P2O5烟气，并将低温P2O5烟气导入水合塔(5)中进行水合制酸；所述反应塔(1)中还设置有上集箱(12)和下集箱(13)，所述第一换热管(2)、上集箱(12)和下集箱(13)环绕形成的筒形结构燃烧室中，还设置有一圈环形换热管束(14)，所述的环形换热管束(14)由环形集箱(16)和若干根独立的第二换热管(15)组成，第二换热管(15)的上部插入环形集箱(16)中。
【技术特征摘要】
1.一种提高热法磷酸生产过程中热能综合利用率的设备，其特征在于：包括顺次相连的反应塔(1)，过热器(6)和水合塔(5)，所述反应塔(1)的内部设置有若干第一换热管(2)，外部设置有汽包(3)，所述第一换热管(2)与汽包(3)相连通，所述第一换热管(2)内的介质吸收反应塔(1)内的黄磷燃烧反应热量后，形成汽水混合物进入进入汽包(3)中，再由汽包(3)进行汽水分离，形成饱和蒸汽；所述过热器(6)与汽包(3)相连，汽包(3)向过热器(6)中输入饱和蒸汽；所述过热器(6)用于吸收由反应塔(1)排出的高温P2O5烟气的热量，并将吸收的热量用于加热饱和蒸汽，形成过热蒸汽，同时产生低温P2O5烟气，并将低温P2O5烟气导入水合塔(5)中进行水合制酸；所述反应塔(1)中还设置有上集箱(12)和下集箱(13)，所述第一换热管(2)、上集箱(12)和下集箱(13)环绕形成的筒形结构燃烧室中，还设置有一圈环形换热管束(14)，所述的环形换热管束(14)由环形集箱(16)和若干根独立的第二换热管(15)组成，第二换热管(15)的上部插入环形集箱(16)中。2.如权利要求1所述的一种提高热法磷酸生产过程中热能综合利用率的设备，其特征在于：所述过热器(6)包括外壳(7)、高温过热器(10)、减温器(9)和低温过热器(4)，所述高温过热器(10)和低温过热器(4)均包括箱体和第三换热管(8)，第三换热管(8)位于外壳(7)的内部，所述减温器(9)位于高温过热器(10)和低温过热器(4)的箱体之间；所述高温过热器(10)的箱体上置有出汽口，低温过热器(4)的箱体上置有进汽口；所述低温过热器(4)的进汽口与汽包(3)的出汽口相连。3....
【专利技术属性】
技术研发人员：杜强，
申请(专利权)人：武汉东晟捷能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。