一种用于氯化钾加磷酸热分解生产磷酸二氢钾的反应器制造技术

一种用于氯化钾加磷酸热分解生产磷酸二氢钾的反应器其特征在于：由上部气液分离器及下部加热器组成，其特点是：上部气液分离器顶有离心式除沫器，使反应产生的尾气不带液，好吸收处理，附产工业盐酸。下部加热器的上下料密间有对流管，有利传热传质，反应物料中可通入空气移动反应提高KCl的分解率。加热器是块孔式换热器，用热载体循环加热，换热面大，热效高。使用聚四乙烯材料浸渍石墨，钢材衬里等方法。反应器耐高温，耐强酸腐蚀，加热热效高，气液分离好。是热分解法生产磷酸二氢钾的专用设备。它的性能对MKP生产能耗、成本、质量、污染产生直接影响。

【技术实现步骤摘要】
一种用于氯化钾加磷酸热分解生产磷酸二氢钾的反应器
本技术涉及一种热分解反应器，尤其涉及一种用于KCl+H3PO4→KH2PO4+HCl生产磷酸二氢钾的热分解反应器。
技术介绍
磷酸二氢钾(MKP)，KH2PO4，也被成为无色或白色带光泽的斜方晶体，不溶于醇，有吸湿潮解性，溶于水，水溶液呈弱酸性，加热至400℃，冷却后成为偏磷酸钾KPO3。磷酸二氢钾用途很广。工业用途有：1.制药工业：作为抗菌素生产中微生物的培养发酵的营养剂、强化剂，医药上作为尿酸化剂、营养剂。2.食品工业：清酒的调味剂，味精的添加剂。3.饲料工业：营养补充剂。4.化工生产：其他磷酸盐的生产原料、缓冲剂等。在农业中，是高效的P.K肥，盐指数低，养分含量高(84％)，不含氯，物理化学性稳定，对农作物的种子、幼苗和根部都没有灼伤的危险，可用于叶面喷洒、浸种、拌种、基肥、追肥、微肥等用途。对土壤适应性强。广泛用于粮食、瓜果、蔬菜、茶叶、烟草、棉花生产中。特别是用在农作物开花结果、成熟期叶面喷施，有神器的增产增质效果、用量少，利用率高，流失量低。另外还发现有耐旱、耐寒、防病虫害作用。磷酸二氢钾的生产方法有很多，如中合法、离子交换法、电渗析法、哥尔丁法、复分解法等。以上方法，各有各的优、缺点，各有各的使用前提，各有各的P.K原料来源，各有各的产品质量差别。各有各的困难存在、问题存在。总体上看，中合法应用最多，技术难度低，投资低，产品质量稳定，产量也大。但是成本最高，市场价格也基本上就以中和法加微利来确定。但最理想的磷酸二氢钾的生产方式应为KCl+H3PO4热分解法。但技术难点比较多，这个反应要进行到底比较难。首先反应要比较高的温度。例如要170℃-190℃，用什么设备，用什么材质、什么加热方式、什么热源都是问题。为了用热分解法生产MKP，曾有人用搪瓷反应釜，用有机载体循环，在夹套间接加热KCL+H3PO4(过量)，温度也用到170℃左右，并用抽真空的方法移走反应所产生的HCl汽，结果是：搪瓷(搪玻璃)不耐高温的H3PO4腐蚀穿孔，真空法移动反应能力有限，换热面积太小，KCl分解率不高，最终多个反应釜穿孔也未使KCL分解率达到70％，也未产出合格的MKP产品。为此也有人通过大量的工作，找到一种哈氏合金，只有中国和美国生产，价格达到50-60万元/吨，都只有板材，对H3PO4、HCl在170℃的腐蚀速度达0.21-0.23mm/年，超过要求1倍以上，用此哈氏合金加工成的热分解反应器也只能是“釜式”。使用的结果：还是因为换热面积太小，生产效率很低，各种消耗很高，失败告终。为此也有人利用燃油、燃烧气在立式回转卧室的反应室、物料喷淋和挂壁方式加热，传热很难达到理想状况，热分解效果，仅达到70％左右，热效很低，物料损失大，尾气很难处理，这种情况是不可能存在下去的。在上世纪，“美国联合化学品公司”也使用热分解法生产磷酸二氢钾，从有限的资料可知：热分解是在一个立式较高的反应器中进行，反应物料中K:P＝1:1.762，用过热蒸汽直接通入反应物料进行加热，过热蒸汽的通入速度为7150kg/h，温度170±5℃，生成的HCl为过热蒸汽带出，在逸出的蒸汽中约含3％HCl，KCl的分解率达到88.3％，反应后物料加水稀释，无需水解，稀释度为1:1.42。冷却结晶温度60℃，离心分解出磷酸二氢钾半成品，Cl-％为0.024％虽然效果不错，产品质量好，但是仍有如下问题：1.每吨MKP循环液(母液)太大，为8230kg/tMKP，K2O的MKP产出率太低，只有21％。2.热耗太高，达到700万kcal/kMKP以上，热效率太低，只有21.5％，按中国情况每吨MKP要用700m3天然气，或者1000kg标准煤，经济上的可行性就成了问题。3环保也成问题，尾气为水汽，其中HCl含量3％，无法直接排放。这种热分解反应器在中国是不可能使用的。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供以下方案：一种用于氯化钾加磷酸热分解生产磷酸二氢钾的反应器，包括气液分离器及加热器，气液分离器为筒状结构，顶端设置顶盖，顶盖中心开孔，除沫器垂直穿过顶盖伸入气液分离器内，气液分离器上中部设置进料孔，顶侧开有尾气出口；加热器包括上料室、石墨换热器及下料室，上料室与下料室侧壁开设对流孔，两对流孔用对流管连通，下料室侧壁还开设有空气进口、物料出口，下料室底部开设排污口，石墨换热器上开有有机热载体进、出口。进一步的，所述对流管设置有1-3支，且各对流管均设置有膨胀节。进一步的，所述气液分离器的中部、下部侧壁各设置一视镜。进一步的，所述气液分离器的顶壁还开有人孔。进一步的，所述上料室侧壁还开设测温孔。进一步的，所述石墨换热器为块孔式石墨换热器，所述石墨换热器的规格可选用Dg800、Dg1000、Dg1200，换热面积为20㎡、30㎡、45㎡、60㎡或90㎡。进一步的，所述块孔式石墨换热器内的石墨块垂直开有的物料孔，开孔率30％，水平开有有机热载体孔。进一步的，所述块孔式石墨换热器内的石墨块用聚四氟乙烯浸渍并在380℃以上烧结而成；通过石墨块的有机热载体温度≤230℃；所述石墨块的设计压力为，有机热载体侧0.4MPa，物料侧0.25Mpa。进一步的，所述除沫器为离心除沫器。进一步的，所述气液分离器、加热器能够接触到物料的钢制部位均松衬高密度聚四氟乙烯板，聚四氟乙烯板厚度为2-4mm。实施方法：(Ⅰ)KCl与过量H3PO4的混合物料或等摩尔KCl、H3PO4与循环母液(相应)一起混合后的液体通过进料孔注入热分解反应器内，液面也约在上视镜处。加完物料后，由空气进口通入低压空气，空气流量为空塔流速0.1-0.2m/s，同时开启换热器的热载体入口和热载体出口，用热载体开始加热物料，热载体温度≤230℃，时时在热泵调节进出热载体温差在30℃左右。物料温度会逐渐上升，热分解也会逐步进行。由于空气的不断通入，使物料出现上下对流，空气只会上行，直到气液分离器液面处溢出，经除沫器从尾气出口排出，进入尾气吸收器内。温度高，物料中的水分变成蒸汽，热分解产生的HCl都和空气一起从尾气一起排出。在热分解反应器内，热载体提供热量，温度升高提供反应热量，空气形成气泡，上升形成物料对流有利于传质、传热。气泡增加HCl的逸出面积，促进KCL的分解反应。在气液分离器中，从液面逸出的空气、水汽、HCl一起经除沫器从尾气出口排出，由于HCl、水汽、空气量都不大，流速很低，又有除沫器，所以尾气中没有出现过磷酸盐。尾气经常规的HCl吸收处理成附产工业级盐酸，余下的空气和少量水汽达标排出。反应物料：物料温度达到170-190℃的某个温度时，KCl的分解率也自然达到80-90％时关闭空气进口和热载体入口，停止反应，物料液面也约在下视镜处。完成反应的物料从出料口排出，经加水、水解、冷却结晶、离心分离、分离出(循环)母液和MKP半成品。MKP半成品中质量重要指标Cl-％已达≤0.20％的国家本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于氯化钾加磷酸热分解生产磷酸二氢钾的反应器，其特征在于：包括气液分离器及加热器，气液分离器为筒状结构，顶端设置顶盖，顶盖中心开孔，除沫器垂直穿过顶盖伸入气液分离器内，气液分离器上中部设置进料孔，顶侧开有尾气出口；加热器包括上料室、石墨换热器及下料室，上料室与下料室侧壁开设对流孔，两对流孔用对流管连通，下料室侧壁还开设有空气进口、物料出口，下料室底部开设排污口，石墨换热器上开有有机热载体进、出口。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于氯化钾加磷酸热分解生产磷酸二氢钾的反应器，其特征在于：包括气液分离器及加热器，气液分离器为筒状结构，顶端设置顶盖，顶盖中心开孔，除沫器垂直穿过顶盖伸入气液分离器内，气液分离器上中部设置进料孔，顶侧开有尾气出口；加热器包括上料室、石墨换热器及下料室，上料室与下料室侧壁开设对流孔，两对流孔用对流管连通，下料室侧壁还开设有空气进口、物料出口，下料室底部开设排污口，石墨换热器上开有有机热载体进、出口。


2.如权利要求1中所述一种用于氯化钾加磷酸热分解生产磷酸二氢钾的反应器，其特征在于：所述对流管设置有1-3支，且各对流管均设置有膨胀节。


3.如权利要求1中所述一种用于氯化钾加磷酸热分解生产磷酸二氢钾的反应器，其特征在于：所述气液分离器的中部、下部侧壁各设置一视镜。


4.如权利要求1中所述一种用于氯化钾加磷酸热分解生产磷酸二氢钾的反应器，其特征在于：所述气液分离器的顶壁还开有人孔。


5.如权利要求1中所述一种用于氯化钾加磷酸热分解生产磷酸二氢钾的反应器，其特征在于：所述上料室侧壁还开设测温孔。
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【专利技术属性】
技术研发人员：池济亨，
申请(专利权)人：池济亨，
类型：新型
国别省市：四川;51