本發(fā)明涉及磷蒸氣制酸領域，具體是一種用于高純磷蒸氣直接制備磷酸的設備。
背景技術：
1、磷酸是一種重要的化工中間品，是合成大多數(shù)磷酸鹽和部分磷酸酯等含磷化合物的常用原料，被廣泛應用于食品、醫(yī)藥、電子、石油、冶金、化工等行業(yè)。
2、依據(jù)生產(chǎn)工藝，磷酸的來源有濕法磷酸和熱法磷酸。濕法硝酸是先用強酸——通常是硫酸，亦有硝酸、鹽酸、氟硅酸與磷礦發(fā)生復分解反應獲得含雜質較多的粗磷酸，一般用于肥料。該磷酸經(jīng)凈化后，可獲得食品級的磷酸；熱法磷酸是在高溫下利用碳還原磷礦獲得黃磷，在實際生產(chǎn)中是將黃磷放置在燃燒爐中燃燒成五氧化二磷氣體然后將氣體通過管道輸送到吸收塔中，進行水霧噴射，五氧化二磷在遇水之后變成磷酸，其當五氧化二磷氣體在管道中運輸?shù)臅r候由于管道中并沒有設置過濾裝置，所以在燃燒爐中沒有充分燃燒的黃磷或者黃磷中的一些雜質將會夾雜在五氧化二磷氣體中一起進入到吸收塔中，這樣就導致生產(chǎn)出來的磷酸純凈度不高含有一些雜質，且雜質難以清除，使得產(chǎn)品質量下降，在濕法磷酸凈化技術推廣前，幾乎是精細磷酸鹽產(chǎn)品的唯一原料。從工藝流程來看，與熱法磷酸相比，濕法磷酸的工藝流程長且復雜，單元操作和配套設施多，但在經(jīng)濟上，濕法磷酸較熱法磷酸有明顯優(yōu)勢，熱法磷酸成本高的一個重要原因是生產(chǎn)能耗大，傳統(tǒng)的熱法磷酸生產(chǎn)工藝鹽分粗放。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于高純磷蒸氣直接制備磷酸的設備，以解決上述背景技術中提出的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：
3、一種用于高純磷蒸氣直接制備磷酸的設備，包括燃燒塔、水合塔和稀酸塔，所述燃燒塔與高純磷蒸氣管道、壓縮空氣管道連接，所述燃燒塔和水合塔頂部通過五氧化二磷氣體導管相連接，所述水合塔底部通過管道與稀酸塔頂部連接。
4、所述燃燒塔外端固定設有高純磷蒸氣進氣管和壓縮空氣進氣管，二者與燃燒塔的下部連接，且在連接處設有固定測溫計b；所述燃燒塔頂端設有涼水罐，四周設有涼水夾層，所述涼水罐為涼水夾層供水；所述燃燒塔與水合塔的連接管道上設有固定測溫計a，所述燃燒塔底部設有循環(huán)水出口和排污口。
5、作為本發(fā)明再進一步的方案：所述水合塔頂端固定設有除沫器，所述除沫器內有三層網(wǎng)膜；水合塔頂部固定設有進酸口、溢流堰酸進口和噴酸口，所述噴酸口固定設有螺旋式噴淋頭；水合塔頂部設有上段冷卻水出口，中部設有上段冷卻水進口和下段冷卻水出口，底部設有循環(huán)酸出口、下段冷卻水進口和排污口。
6、作為本發(fā)明再進一步的方案：所述稀酸塔頂端固定設有氣體出口，頂部固定設有純水進口、稀酸進口和測壓點b，測壓點b；所述稀酸塔內設有連接管道，該連接管道由稀酸塔頂部延伸到底部，中部固定設有文丘里洗滌器，接?dn?稀酸管，尾部固定設有氣體進口；所述稀酸塔底部固定設有稀酸出口和液位計口。
7、作為本發(fā)明再進一步的方案：所述測溫計b量程為0-2000℃，測溫計a量程為0-1000℃
8、作為本發(fā)明再進一步的方案：所述測壓點b采用u型壓力計檢測，量程為±3kpa，壓力計長度為2米。
9、作為本發(fā)明再進一步的方案：所述噴酸口噴霧角度≥60°
10、作為本發(fā)明再進一步的方案：所述燃燒塔底部固定設有燃磷噴嘴，所述燃磷噴嘴的內部設有旋流導向頁，所述旋流導向頁是由四個構成，均分布在煤氣噴管上，所述旋流導向頁呈螺旋狀；每個所述旋流導向頁沿徑向螺旋角度為度；旋流導向頁沿煤氣噴管軸向的長度為200mm，空氣進入燒嘴呈切向旋流狀，旋流導向頁的螺旋方向與空氣的旋轉方向一致。
11、作為本發(fā)明再進一步的方案：所述文丘里洗滌器包括文丘里洗滌器的收縮段，所述文丘里洗滌器的收縮段入口與水合塔底部的連接管道密封焊接，文丘里洗滌器的出口與稀酸塔頂部的氣體進口密封焊接；稀酸管一端連接文丘里洗滌器的喉部的稀酸注入接口，另一端連接稀酸塔的稀酸進口.
12、一種利用上述設備進行高純磷蒸氣直接制備磷酸的方法，包括以下步驟：將高純磷蒸氣和壓縮空氣通過燃燒塔底部的進氣管通入燃燒塔內，在燃燒塔內充分燃燒，生成五氧化二磷氣體，燃燒過程中通過測溫計監(jiān)測燃燒塔內溫度；
13、生成的五氧化二磷氣體通過燃燒塔與水合塔頂部的連接管道進入水合塔，水合塔頂部的螺旋式噴淋頭將酸液霧化噴出，與五氧化二磷氣體充分接觸，使五氧化二磷氣體溶解于水中形成磷酸，同時通過冷卻水進出口控制水合塔內的溫度；
14、水合塔底部的磷酸溶液通過管道進入稀酸塔，在稀酸塔內，通過連接管道中部的文丘里洗滌器進一步處理，同時向稀酸塔頂部通入純水和稀酸，對氣體進行洗滌和吸收，最后從稀酸塔底部的稀酸出口得到磷酸產(chǎn)品，氣體從氣體出口排出。
15、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
16、1、本發(fā)明通過高純磷蒸氣與壓縮空氣進入燃燒塔進行充分燃燒，得到五氧化二磷氣體，進入水合塔利用螺旋式噴淋頭的霧化性好、噴淋效果好的優(yōu)勢充分融合，最大程度的使五氧化二磷氣體溶于純水中形成磷酸，回收效果好，并且該設備結構簡單、占地面積小。
17、2、本發(fā)明在回收過程中磷蒸氣純度高，幾乎無co、粉塵、不含?s氣體和泥磷，無需配備除塵、脫硫設備，更加綠色環(huán)保。
1.一種用于高純磷蒸氣直接制備磷酸的設備，其特征在于，包括燃燒塔（1）、水合塔（2）和稀酸塔（3），所述燃燒塔（1）與高純磷蒸氣管道、壓縮空氣管道連接，所述燃燒塔（1）和水合塔（2）頂部通過五氧化二磷氣體導管相連接，所述水合塔（2）底部通過管道與稀酸塔（3）頂部連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于高純磷蒸氣直接制備磷酸的設備，其特征在于，所述燃燒塔（1）外端固定設有高純磷蒸氣進氣管（501）和壓縮空氣進氣管（502），二者與燃燒塔（1）的下部連接，且在連接處設有固定測溫計b（802）；所述燃燒塔（1）頂端設有涼水罐（4），四周設有涼水夾層（401），所述涼水罐（4）為涼水夾層（401）供水；所述燃燒塔（1）與水合塔（2）的連接管道（7）上設有固定測溫計a（801），所述燃燒塔（1）底部設有循環(huán)水出口（101）和排污口（102）。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于高純磷蒸氣直接制備磷酸的設備，其特征在于，所述水合塔（2）頂端固定設有除沫器（5），所述除沫器（5）內有三層網(wǎng)膜；水合塔（2）頂部固定設有進酸口（202）、溢流堰酸進口（208）和噴酸口（203），所述噴酸口（203）固定設有螺旋式噴淋頭；水合塔（2）頂部設有上段冷卻水出口（207），中部設有上段冷卻水進口（206）和下段冷卻水出口（205），底部設有循環(huán)酸出口（201）、下段冷卻水進口（204）和排污口（209）。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于高純磷蒸氣直接制備磷酸的設備，其特征在于，所述稀酸塔（3）頂端固定設有氣體出口（305），頂部固定設有純水進口（301）、稀酸進口（302）和測壓點b（902），測壓點b（902）；所述稀酸塔（3）內設有連接管道（8），該連接管道（8）由稀酸塔（3）頂部延伸到底部，中部固定設有文丘里洗滌器（6），接?dn25?稀酸管，尾部固定設有氣體進口（304）；所述稀酸塔（3）底部固定設有稀酸出口（303）和液位計口（306）。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種用于高純磷蒸氣直接制備磷酸的設備，其特征在于，所述測溫計b（802）量程為0-2000℃，測溫計a（801）量程為0-1000℃
6.根據(jù)權利要求3所述的一種用于高純磷蒸氣直接制備磷酸的設備，其特征在于，所述噴酸口（203）噴霧角度≥60°。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種用于高純磷蒸氣直接制備磷酸的設備，其特征在于，所述燃燒塔（1）底部固定設有燃磷噴嘴（9），所述燃磷噴嘴（9）的內部設有旋流導向頁（10），所述旋流導向頁（10）是由四個構成，均分布在煤氣噴管上，所述旋流導向頁（10）呈螺旋狀；每個所述旋流導向頁（10）沿徑向螺旋角度為（120）度；旋流導向頁（10）沿煤氣噴管軸向的長度為200mm，空氣進入燒嘴呈切向旋流狀，旋流導向頁（10）的螺旋方向與空氣的旋轉方向一致。
8.根據(jù)權利要求4所述的一種用于高純磷蒸氣直接制備磷酸的設備，其特征在于，所述文丘里洗滌器（6）包括文丘里洗滌器的收縮段（11），所述文丘里洗滌器的收縮段（11）入口與水合塔（2）底部的連接管道（8）密封焊接，文丘里洗滌器的出口與稀酸塔（3）頂部的氣體進口（304）密封焊接；稀酸管一端連接文丘里洗滌器的喉部（12）的稀酸注入接口（4），另一端連接稀酸塔（3）的稀酸進口（302）。
9.一種利用權利要求1?-9任一項所述設備進行高純磷蒸氣直接制備磷酸的方法，其特征在于，包括以下步驟：