一种湿球双层热解型磷酸制备系统技术方案

本实用新型专利技术属于磷化工技术领域，具体涉及一种湿球双层热解型磷酸制备系统。该系统包括：原料处理装置、预热、还原及氧化装置、除尘装置及水化装置，所述原料处理装置，由依次连接的破碎装置、筛分装置、混合装置及制球装置组成；所述预热、还原及氧化装置包括：依次相邻的进料区、干燥管预热区、侧壁烧嘴还原区、炉顶氧化区和出料区，所述转底炉供料系统料仓炉内布料为分层布料方式，顶层为高配煤量球团，底层为低配煤量球团；所述除尘装置包括：含P2O5烟气入口、含P2O5净化气出口及粉尘出口；所述水化装置包括：含P2O5净化气入口、磷酸出口。该系统具有原料适应性广，无需烘干、耗能低、产能高和产品附加值高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于磷化工
，具体涉及一种湿球双层热解型磷酸制备系统。
技术介绍
目前磷酸的工业化生产方法主要有以下几种：(1)湿法磷酸：用硫酸分解磷矿石制取磷酸，该方法需要大量优质磷矿石和硫酸，同时产生大量磷石膏废渣。(2)热法磷酸：用电炉法生产黄磷，然后燃烧吸收制取磷酸，该方法需要大量电能和中高品位磷矿块矿。(3)新的窑法磷酸工艺：该工艺技术攻关的关键是既要将磷的还原和氧化反应这两个气氛要求不同的区域有效的隔离又不妨碍相互之间的传热和传质。如申请号为CN200610018780.8的专利文献，公开了一种利用磷矿选矿后的含磷尾矿制取磷酸并副产建筑用砖的方法，通过在磷尾矿中加入硅石粉、焦炭粉(或煤矸石粉)、高岭土粉按混匀，加水，陈腐，用真空挤出机或压砖机生产线成型，烘干后浸釉，装窑车入隧道窑，经预热、升温后得到磷蒸气和一氧化碳，再经过水化塔吸得到浓磷酸，砖块经过换热冷却后作为承重砖产品；专利申请号为CN93111447.0的文献公开了一种将磷矿石、硅石、碳质还原剂加粘结剂制成双层复合球团，控制内层球团CaO/SiO＜0.6或＞6.5l，使球团熔点高于磷矿的碳热还原温度，外层球团为含碳物料，用以保护内层球团中的碳在火焰炉内不过早氧化，同时作为燃料提供给维持火焰炉温度的能量。但现有窑法磷酸工艺还原与氧化气氛难以控制，磷矿还原率低，随着磷矿资源的日益枯竭、贫化，生产成本也越来越高，因此，如何开发出一种能够拓宽原料利用条件、降低耗能、提高产品附加值的制备磷酸的系统成为本领域亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，提出了一种湿球双层热解型磷酸制备系统。该系统具有原料适应性广，无需烘干、耗能低、产能高和产品附加值高等优点。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：本技术提出了一种湿球双层热解型磷酸制备系统。根据本技术的实施例，该系统包括：原料处理装置、预热、还原及氧化装置、除尘装置及水化装置，其中：所述原料处理装置，由依次连接的破碎装置、筛分装置、混合装置及制球装置组成；所述原料处理装置具有磷矿粉入口、还原煤入口、硅石入口、粘结剂入口及混合物料出口，用于将磷矿粉、还原煤、硅石及粘结剂经破碎、筛分后按比例配料混匀并压制成球，所制球团分为低配煤量球团和高配煤量球团；所述预热、还原及氧化装置为改造后的转底炉，包括：依次相邻的进料区、干燥管预热区、侧壁烧嘴还原区、炉顶氧化区和出料区，其中，所述干燥管预热区与所述侧壁烧嘴还原区之间设有隔墙，所述侧壁烧嘴还原区与所述出料区之间设有挡墙，所述隔墙和挡墙均由所述转底炉的顶壁向下延伸，并与所述转底炉的布料环形炉底保持一定间隔；其中，所述干燥管设置在所述干燥管预热区的炉墙侧壁上，用于对所述干燥管预热区进行加热；所述侧壁烧嘴还原区炉壁内侧设有多个烧嘴，用于对所述侧壁烧嘴还原区进行烧嘴方式加热；所述进料区炉壁上设有混合物料入口，所述出料区设有炉渣出口，所述干燥管预热区炉壁上设有含P2O5烟气出口及热解气出口，所述混合物料入口与所述原料处理装置的混合物料出口相连，用于将混合物料陆续布入转底炉内经预热、还原反应、氧化反应后以便得到含P2O5烟气；所述转底炉供料系统设置高配煤量球团料仓和低配煤量球团料仓，所述高配煤量球团料仓通过分料装置供给炉内顶层布料球团，低配煤量球团料仓通过分料装置供给炉内底层布料球团，从而使得炉内布料为分层布料方式，顶层为高配煤量球团，底层为低配煤量球团；所述除尘装置包括：含P2O5烟气入口、含P2O5净化气出口及粉尘出口，所述含P2O5烟气入口与所述预热、还原及氧化装置的含P2O5烟气出口相连，用于将含P2O5烟气经所述除尘装置处理后，得到含P2O5净化气；所述水化装置包括：含P2O5净化气入口、磷酸出口，所述含P2O5净化气入口与所述除尘装置的含P2O5净化气出口相连，用于将含P2O5净化气经水化吸收后，得到磷酸。专利技术人发现，根据本技术实施例的该系统，球团无需干燥烘干可直接入炉减少设备投资，转底炉内增设干燥管预热区，有效解决了物料入炉初期因粉料多导致烧嘴堵塞的问题；并且采用湿球直接入转底炉的流程处理原料，缩短了工艺流程，降低了设备投资、生产成本及生产能耗；同时本技术实现磷矿还原、氧化反应在同一炉内进行，氧化反应产生的热量可辐射补给还原过程中的所需热量，有效减少外界供给能耗，降低生产能耗；此外，本技术使用低品位磷矿粉并以煤代焦可采用低固定碳、高挥发分的劣质煤作为原料，磷矿还原率高，利用中低品位的磷矿，拓宽原料利用条件，同时丰富了产品种类，提高了产品附加值，而且采用分层布料，保障物料区还原性气氛，提高炉内布料厚度，可有效提高设备利用率，在保证产品指标合格的前提下产能大大提高，比传统方法产能提高2-4倍；并且采用蓄热式燃烧技术，可使用劣质或低品质燃料，降低了燃料成本，可在国内和缺少天然气和优质燃料的地区推广。根据本技术的实施例，在预热、还原及氧化装置预热区增设热解气处理装置，所述热解气处理装置包括依次连接的热解气净化单元、油气分离单元、冷却单元，具有热解气入口和煤气、焦油出口，所述预热区的热解气出口与所述热解气处理装置的热解气入口相连。根据本技术的实施例，所述预热、还原及氧化装置的水平截面为圆环形，所述干燥管预热区圆环夹角为30°-100°。本技术至少具有以下有益效果：1.与传统转底炉均采用炉墙侧壁烧嘴加热的方式相比，本技术的转底炉内增设干燥管预热区，有效解决了物料入炉初期因粉料多导致烧嘴堵塞的问题。2.采用湿球直接入转底炉的流程处理原料，缩短了工艺流程，降低了设备投资、生产成本及生产能耗。3.实现磷矿还原、氧化反应在同一炉内进行，氧化反应产生的热量可辐射补给还原过程中的所需热量，有效减少外界供给能耗，降低生产能耗。4.本技术使用低品位磷矿粉并以煤代焦可采用低固定碳、高挥发分的劣质煤作为原料，磷矿还原率高，利用中低品位的磷矿，拓宽原料利用条件，同时丰富了产品种类，提高了产品附加值。5.本技术采用分层布料，保障物料区还原性气氛，提高炉内布料厚度，有效提高设备利用率，在保证产品指标合格的前提下产能大大提高，比传统方法产能提高2-4倍。6.本技术转底炉采用蓄热式燃烧技术，使用劣质或低品质燃料，降低了燃料成本，可在国内和缺少天然气和优质燃料的地区推广。附图说明图1为本技术改造转底炉的示意图。图2为本技术制备磷酸的方法流程图。图3为本技术制备磷酸的系统简易图。其中，进料区1，干燥管预热区2，侧壁烧嘴还原区3，出料区4，烟道5,隔墙6，挡墙7，干燥管8，烧嘴9，原料处理装置S100，磷矿粉入口101，还原煤入口102，硅石入口103，粘结剂入口104，混合物料出口105，预热、还原及氧化装置S200，混合物料入口201，含P2O5烟气出口202，煤气、焦油出口203，炉渣出口204，除尘装置S300，含P2O5烟气入口301，含P2O5净化气出口302，粉尘出口303，水化装置S400，含P2O5净化气入口401，磷酸出口402。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合具体实施例对本技术作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿球双层热解型磷酸制备系统，其特征在于，包括原料处理装置、预热、还原及氧化装置、除尘装置及水化装置，其中：所述原料处理装置，由依次连接的破碎装置、筛分装置、混合装置及制球装置组成；所述原料处理装置具有磷矿粉入口、还原煤入口、硅石入口、粘结剂入口及混合物料出口，用于将磷矿粉、还原煤、硅石及粘结剂经破碎、筛分后按比例配料混匀并压制成球，所制球团分为低配煤量球团和高配煤量球团；所述预热、还原及氧化装置为改造后的转底炉，包括：依次相邻的进料区、干燥管预热区、侧壁烧嘴还原区、炉顶氧化区和出料区，其中，所述干燥管预热区与所述侧壁烧嘴还原区之间设有隔墙，所述侧壁烧嘴还原区与所述出料区之间设有挡墙，所述隔墙和挡墙均由所述转底炉的顶壁向下延伸，并与所述转底炉的布料环形炉底保持一定间隔；其中，所述干燥管设置在所述干燥管预热区的炉墙侧壁上，用于对所述干燥管预热区进行加热；所述侧壁烧嘴还原区炉壁内侧设有多个烧嘴，用于对所述侧壁烧嘴还原区进行烧嘴方式加热；所述进料区炉壁上设有混合物料入口，所述出料区设有炉渣出口，所述干燥管预热区炉壁上设有含P2O5烟气出口及热解气出口，所述混合物料入口与所述原料处理装置的混合物料出口相连，用于将混合物料陆续布入转底炉内经预热、还原反应、氧化反应后以便得到含P2O5烟气；所述转底炉供料系统设置高配煤量球团料仓和低配煤量球团料仓，所述高配煤量球团料仓通过分料装置供给炉内顶层布料球团，低配煤量球团料仓通过分料装置供给炉内底层布料球团，从而使得炉内布料为分层布料方式，顶层为高配煤量球团，底层为低配煤量球团；所述除尘装置包括：含P2O5烟气入口、含P2O5净化气出口及粉尘出口，所述含P2O5烟气入口与所述预热、还原及氧化装置的含P2O5烟气出口相连，用于将含P2O5烟气经所述除尘装置处理后，得到含P2O5净化气；所述水化装置包括：含P2O5净化气入口、磷酸出口，所述含P2O5净化气入口与所述除尘装置的含P2O5净化气出口相连，用于将含P2O5净化气经水化吸收后，得到磷酸。...

【技术特征摘要】
1.一种湿球双层热解型磷酸制备系统，其特征在于，包括原料处理装置、预热、还原及氧化装置、除尘装置及水化装置，其中：所述原料处理装置，由依次连接的破碎装置、筛分装置、混合装置及制球装置组成；所述原料处理装置具有磷矿粉入口、还原煤入口、硅石入口、粘结剂入口及混合物料出口，用于将磷矿粉、还原煤、硅石及粘结剂经破碎、筛分后按比例配料混匀并压制成球，所制球团分为低配煤量球团和高配煤量球团；所述预热、还原及氧化装置为改造后的转底炉，包括：依次相邻的进料区、干燥管预热区、侧壁烧嘴还原区、炉顶氧化区和出料区，其中，所述干燥管预热区与所述侧壁烧嘴还原区之间设有隔墙，所述侧壁烧嘴还原区与所述出料区之间设有挡墙，所述隔墙和挡墙均由所述转底炉的顶壁向下延伸，并与所述转底炉的布料环形炉底保持一定间隔；其中，所述干燥管设置在所述干燥管预热区的炉墙侧壁上，用于对所述干燥管预热区进行加热；所述侧壁烧嘴还原区炉壁内侧设有多个烧嘴，用于对所述侧壁烧嘴还原区进行烧嘴方式加热；所述进料区炉壁上设有混合物料入口，所述出料区设有炉渣出口，所述干燥管预热区炉壁上设有含P2O5烟气出口及热解气出口，所述混合物料入口与所述原料处理装置的混合物料出口相连，用于将混合物料陆续布入转...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红科，王静静，宋文臣，曹志成，薛逊，吴道洪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32