CN105110306B - 一种连续生产五氧化二磷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续生产五氧化二磷的方法,所述方法至少包括磷矿石的还原反应和磷单质的氧化反应,通过中央控制单元基于流化反应器内所述还原反应和所述氧化反应的实际情况并按照使得所述还原反应和所述氧化反应均在非正压的条件下完成的方式来调节所述流化反应器内的气流。本发明的还原反应和氧化反应均在非正压条件下完成,可以避免现有技术中采用正压反应环境引起反应器中热量向外喷出的问题,从而可以减少热量损失,也可以减少安全事故的发生;另一方面,非正压的反应环境还有利于磷矿石中磷的释放,提高磷矿石的还原效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种五氧化二磷的生产方法,尤其涉及一种连续生产五氧化二磷的方法。
背景技术
五氧化二磷的主要用途是通过水化得到磷酸。磷酸在国民经济中占有重要地位,是生产磷肥和磷酸盐的中间原料,磷酸及其下游产品广泛应用于化工、农业、医药、食品和电子等行业。
目前,国内外磷酸工业生产方法分为湿法和热法两种工艺路线。湿法磷酸是通过无机酸(主要是硫酸、盐酸)分解磷矿制得磷酸。湿法磷酸不仅要求磷矿石的品位高、质量好,而且该方法制得的磷酸杂质含量较高,磷酸浓度低。当前世界范围内的磷矿资源正在逐步贫化,同时硫酸资源也日益紧缺,磷矿与硫酸的价格攀升,加之该法酸解后要排出大量磷石膏,因此,采用湿法生产磷酸的许多工厂也日益艰难。热法磷酸是以电热法生产的黄磷为原料,经燃烧制得五氧化二磷,五氧化二磷经水合后制得磷酸。热法磷酸纯度高,但是由于电热法生产黄磷能耗极高,因此产品的成本较高。热法磷酸是现有工艺中磷酸的主要生产方法,但是,由于电热法生产黄磷能耗极高,因此,热法磷酸工艺中,如何降低五氧化二磷生产过程中的能耗成为亟待解决的问题。
中国专利(公开号为CN102616759A)公开了一种利用流化床反应器制备磷酸的工艺及其装置。该专利通过将磷矿、还原剂破碎筛分后加膨润土和水混匀、干燥固结,并经二次破碎筛分成颗粒物料后,投入流化床反应器,用燃料燃烧加热和氧化区高温气体换热升温至1100~1350℃,在N2和回流工艺尾气作用下流化、还原,生成的P2和CO与富氧空气在氧化区燃烧生成P2O5和CO2,P2O5气体经除尘净化后用循环酸吸收制取H3PO4。该专利通过流化床反应器的导热板将氧化区和还原区分开并实现热量耦合,通过使磷矿物料流化还原、强化热、质传递,大幅降低了还原温度和反应时间。但是,该专利在实施过程中还存在如下缺陷:一是该专利的还原过程在流体介质的作用下完成,但是,引入还原反应区的流体介质存在能量不足的问题,难以将还原反应区的矿石颗粒托起而均匀分散在整个还原反应区,使得进入的矿石大多沉积在还原反应区的中下部,还原效果不理想;二是通过导热板将氧化区和还原区分开,利用导热板来实现热量耦合,但是,热量通过导热板后会造成热量损失,使氧化区和还原反应区不能得到足够的热量,影响反应效率。
中国专利(公告号为CN103409615B)公开了一种矿物焙烧还原装置及其使用方法。该专利的矿物焙烧还原装置在干燥预热区设置有抽真空的定向加压装置,通过该定向加压装置,使装置内部产生负压,燃烧剂和还原剂分子流上行,矿物下行,形成对流运动,保证固相和气相转化亲和,从而完成焙烧还原。该专利保证了固相和气相的转化亲和,但是,通过定向加压装置仅使焙烧氧化反应区形成负压,在还原反应区仍为正压的反应环境。由于磷矿石的还原过程属于气体体积增大的反应,正压的反应条件不利于磷蒸汽的释放;并且,正压的操作条件容易导致反应器中的热量向外喷出,不仅会造成热量损失,也容易引发安全事故。
另外,五氧化二磷的制备过程中,还有如下两个技术问题是容易被本领域技术人员忽略的:一是在高温下,磷矿石中的部分成分易形成熔融态物质,如焦炭、硅石等;粘流在炉壁上的熔融态物质下降至排渣口时,温度的降低极易造成熔融态物质结焦,进而对排渣口造成堵塞,不仅使得反应不能连续进行,而且需要频繁清洗反应设备。二是现有反应设备中使用的保温材料多为不定型耐火材料,如莫来石浇注料、高铝浇注料或是刚玉浇注料,所用耐火材料层的厚度通常为1000~1400mm,虽然现有技术中采用的耐火材料层可有效地控制炉内热量的流失,但是耐火材料层的厚度较厚,极大地缩小了反应设备的可用空间。
因此,急需开发一种绿色、环保、安全、连续地生产五氧化二磷的方法来替代现有技术中落后的工艺。
发明内容
针对现有技术之不足,本发明提供了一种连续生产五氧化二磷的方法,所述方法至少包括磷矿石的还原反应和磷单质的氧化反应,通过中央控制单元基于流化反应器内所述还原反应和所述氧化反应的实际情况并按照使得所述还原反应和所述氧化反应均在非正压的条件下完成的方式来调节所述流化反应器内的气流。
根据一个优选实施方式,通过中央控制单元基于监测到的所述流化反应器内的实际情况调节鼓风装置和抽风装置的送风与排风,以使所述流化反应器内维持稳定的非正压环境,从而使得所述还原反应和所述氧化反应在非正压条件下完成。
根据一个优选实施方式,所述鼓风装置与所述流化反应器的燃气进口管连接,所述抽风装置与所述流化反应器的出口管连接,通过调节鼓风装置和抽风装置的送风与排风,使得所述流化反应器的还原反应室和氧化反应室内形成压力为0~-500Pa的环境。优选地,所述流化反应器的还原反应室和氧化反应室内形成压力为-280~-200Pa的环境。
根据一个优选实施方式,五氧化二磷的连续生产是通过如下方式实现的:通过所述流化反应器的第一截流槽和第二截流槽收集还原反应室和氧化反应室内产生的熔融态物质并将所述熔融态物质通过第一截流引出管和第二截流引出管导出所述流化反应器;并且通过所述流化反应器的排渣管将反应完后的固体尾渣排出所述流化反应器,同时,通过所述流化反应器的出口管将反应生成的五氧化二磷收集并引入五氧化二磷吸收装置以实现五氧化二磷的连续生产。
根据一个优选实施方式,所述磷矿石的还原反应包括如下步骤:将制备好的颗粒物料投入所述流化反应器的还原反应室,进入所述还原反应室的颗粒物料被从位于所述还原反应室下方的喷射拱上的喷流通道向上喷出的燃烧气体加热并托起而悬浮于所述还原反应室发生还原反应。
根据一个优选实施方式,所述颗粒物料经所述燃烧气体加热至1150~1350℃,并且所述颗粒物料在1150~1350℃下还原0.3h及以上生成磷单质。优选地,所述颗粒物料在1250~1350℃下还原0.3~3h生成磷单质。
根据一个优选实施方式,所述颗粒物料的制备方法包括如下步骤:将磷矿石破碎后过筛至10~100目,并向所述过筛后的磷矿石中加入还原剂,再将所述磷矿石和所述还原剂混合后放入造粒机中造粒以形成直径为3~4mm的颗粒物料作为原料备用。
根据一个优选实施方式,所述磷矿石的含磷量为17~30%。
根据一个优选实施方式,所述磷单质的氧化反应包括如下步骤:所述还原反应生成的磷单质随向上流动的气体进入氧化反应室,所述磷单质与从所述氧化反应室的富氧空气管进入的富氧空气发生氧化反应生成五氧化二磷;并且所述氧化反应和所述还原反应通过还原反应室向上流动的气体和所述富氧空气管进入的富氧空气形成稳定的气流界面而彼此分隔开。
根据一个优选实施方式,所述富氧空气的含氧量为26~32%,并且所述磷单质和所述富氧空气在1600~1700℃下发生氧化反应生成五氧化二磷。优选地,所述磷单质和所述富氧空气在1600~1650℃下发生氧化反应生成五氧化二磷。
本发明提供的连续生产五氧化二磷的方法至少具有如下优势:
(1)本发明的还原反应和氧化反应均在非正压条件下完成,可以避免现有技术中采用正压反应环境引起反应器中热量向外喷出的问题,从而可以减少热量损失,也可以减少安全事故的发生;另一方面,非正压的反应环境还有利于磷矿石中磷的释放,提高磷矿石的还原效率。
(2)本发明通过鼓风装置向燃烧室送入空气,其不仅可以作为助燃剂,而且因其压力较大,与燃气混合燃烧后可通过喷射拱向还原反应室喷出高温高速的燃烧气体,高温高速的燃烧气体足以托起还原反应室的颗粒物料,解决了现有技术中流体介质能量不足,难以将颗粒物料托起而分散在整个还原反应区的问题。
(3)本发明通过还原反应室向上流动的气体和富氧空气管进入的富氧空气形成稳定的气流界面将还原反应室和氧化反应室彼此分隔开,解决了现有技术中使用导热板将两个区域分开造成热量损失的问题。
(4)本发明通过还原反应室和氧化反应室的截流槽和截流引出管将反应过程中产生的熔融态物质收集并导出反应器,解决了因物料出现熔融和结焦而造成排渣口堵塞的问题,可实现五氧化二磷的连续式生产。
附图说明
图1是本发明使用的流化反应器的结构示意图。
附图标记列表
10:燃烧室 20:还原反应室 30:氧化反应室
40:外壳 50:组合耐火材料层 60:鼓风装置
70:抽风装置 11:喷射拱 12:探测口
13:空气管 14:燃烧头 15:燃气进口管
21:进料管 22:第一截流槽 23:第一截流引出管
24:排渣管 31:出口管 32:富氧空气管
33:第二截流槽 34:第二截流引出管
具体实施方式
下面结合附图进行详细说明。
本发明提供的连续生产五氧化二磷的方法,至少包括磷矿石的还原反应和磷单质的氧化反应。根据流化反应器内还原反应和氧化反应的实际情况,通过中央控制单元调节鼓风装置60和抽风装置70的送风与排风。通过中央控制单元的调节,使流化反应器内形成稳定的非正压环境,从而使得氧化反应和还原反应可以在非正压环境下完成。优选地,可根据探测口监测到的流化反应器内的实际情况来调节鼓风装置60和抽风装置70的送风与排风。
鼓风装置60与流化反应器的燃气进口管15连接。抽风装置70与流化反应器的出口管31连接。通过鼓风装置60向燃烧室10送入大量的空气,其不仅可以作为助燃剂,而且因其压力较大,与燃气混合燃烧后可通过喷射拱11向还原反应室20喷出高温高速的燃烧气体。高温高速的燃烧气体足以托起还原反应室20中的颗粒物料,使得颗粒物料悬浮于还原反应室20发生还原反应。解决了现有技术中流体介质能量不足,难以将颗粒物料托起而分散在整个还原反应区的问题。优选地,入炉燃气和入炉空气的体积比为1∶8~1∶10。优选地,入炉燃气为天然气。优选地,入炉气体压力为50~55KPa。通过调节鼓风装置60送入的空气量和抽风装置70排出的气体量,可使流化反应器内形成稳定的非正压环境。优选地,还原反应室20和氧化反应室30的压力为0~-500Pa。更优选地,还原反应室20和氧化反应室30的压力为-280~-200Pa。
另一方面,本发明提供的连续生产五氧化二磷的方法,至少包括磷矿石的还原反应和磷单质的氧化反应,其反应方程式如下:
Ca3(PO4)2+A→P4↑+其他化学成分 ΔH>0
P4+5O2=2P2O5 ΔH<0
其中A为能使磷还原的还原剂,可以是炭、硅石、石灰石等。
由此可知,磷矿石在还原反应室20发生的还原反应属于气体体积增大的反应。现有技术中采用的正压条件不利于磷矿石中磷的释放。而本发明将现有技术中使用的正压环境改为负压环境,有利于还原反应向气体体积增大的方向进行。即:负压操作环境有利于磷单质的生成,可以提高磷矿石的还原反应效率。然而磷单质在氧化反应室30发生的氧化反应属于气体体积减小的反应,负压环境对五氧化二磷的生成有负面影响。但是,本发明的五氧化二磷生产工艺为连续式生产工艺,氧化反应室30生成的五氧化二磷不断被磷酸生产装置吸收,使得氧化反应室30中的五氧化二磷浓度降低,可促使氧化反应向生成五氧化二磷的方向进行。因此,综合负压条件和磷酸生产装置的吸收作用,在负压环境下,氧化反应速率不受影响。又一方面,现有技术中五氧化二磷的制备在正压条件下完成,正压的操作条件容易导致反应器中热量向外喷出,不仅会造成热量损失,也容易引发安全事故。本发明采用负压条件生产五氧化二磷,不仅可以解决现有技术中能量浪费,操作不安全的问题,也可以改善五氧化二磷生产工艺的环境,实现五氧化二磷的绿色、环保、安全生产。
根据一个优选实施方式,本发明提供的连续生产五氧化二磷的方法包括如下步骤:
造粒:将含磷量为17~30%的磷矿石破碎后过筛至10~100目。优选地,将磷矿石破碎后过筛至20目及以下。向过筛后的磷矿石中加入还原剂。优选地,还原剂为炭、硅石、石灰石中的一种。将磷矿石和还原剂混合后放入造粒机中进行造粒。经造粒后形成直径为3~4mm的颗粒物料作为原料备用。将磷矿石和还原剂制成3~4mm的颗粒物料主要是根据流化反应器的要求。该步骤有助于颗粒物料被喷出的高温气体托起而流化,使得还原反应更容易进行。
加热、抽负压:通过燃气进口管15向燃烧室10通入燃气。通过鼓风装置60和空气管13向燃烧室10通入空气。燃气燃烧产生的高温高速气体通过喷射拱11喷射入还原反应室20。通过调节鼓风装置60送入的空气量和抽风装置70排出的气体量,使流化反应器内维持稳定的非正压环境。优选地,还原反应室20和氧化反应室30的压力为0~-500Pa。更优选地,还原反应室20和氧化反应室30形成压力为-280~-200Pa的负压环境。
还原反应:制备好的颗粒物料从进料管21投入还原反应室20。颗粒物料被从喷射拱11上的喷流通道向上喷出的燃烧气体加热至1150~1350℃,并且喷出的燃烧气体还可将颗粒物料托起而悬浮在还原反应室发生还原反应。颗粒物料在1150~1350℃下还原0.3h及以上即可生成磷单质。优选地,颗粒物料在1250~1350℃下还原0.3~3h生成磷单质。
氧化反应:还原反应生成的磷单质随向上流动的气体进入氧化反应室30。从氧化反应室30的富氧空气管32通入含氧量为26~32%的富氧空气。磷单质与富氧空气在1600~1700℃的高温下发生氧化反应生成五氧化二磷。优选地,磷单质与富氧空气在1600~1650℃的高温下发生氧化反应生成五氧化二磷。氧化反应和还原反应可通过还原反应室20向上流动的气体和富氧空气管32进入的富氧空气形成稳定的气流界面而彼此分隔开,使得氧化反应和还原反应可以独立地进行。
产物收集和排渣:还原反应室20和氧化反应室30产生的熔融态物质可通过流化反应器的第一截流槽22和第二截流槽33收集。收集的熔融态物质进一步可通过第一截流引出管23和第二截流引出管34导出流化反应器。还原反应后的固体残渣可通过流化反应器的排渣管24排出反应器。氧化反应生成的五氧化二磷可通过流化反应器的出口管31进入反应器后方的磷酸吸收装置,从而实现五氧化二磷的连续生产。
本发明提供的连续生产五氧化二磷的方法适用于中、低、高品位磷矿石的综合利用,本发明采用负压的操作环境,克服了现有技术中采用正压条件生产五氧化二磷的技术偏见,并且本发明提供的连续生产五氧化二磷的方法可减少反应过程中的热量损失,也可以减少安全事故的发生;可实现绿色、环保、安全地生产五氧化二磷。本发明尤其对磷矿石的反应状态及反应时间进行控制,解决了物料因出现熔融和结焦而造成堵塞的问题,可连续式生产五氧化二磷。
图1示出了本发明使用的流化反应器的结构示意图。如图1所示,流化反应器至少包括燃烧室10、还原反应室20和氧化反应室30。燃烧室10和还原反应室20通过喷射拱11分隔开。还原反应室20和氧化反应室30通过还原反应室20向上流动的气体和富氧空气管32进入的富氧空气形成稳定的气流界面而彼此分隔开。流化反应器还包括组合耐火材料层50,组合耐火材料层50内衬于反应器的外壳40。流化反应器还包括鼓风装置60和抽风装置70。鼓风装置60与流化反应器的燃气进口管15连接。抽风装置70与流化反应器的出口管31连接。
鼓风装置60用于向燃烧室10送入大量的空气,送入的空气压力较大,与燃气混合燃烧后可通过喷射拱11向还原反应室20喷出高温高速的燃烧气体,高温高速的燃烧气体可将颗粒物料托起而悬浮于还原反应室20发生还原反应。抽风装置70用于将反应器内的气体排出,同时,调节鼓风装置60送入的空气量和抽风装置70排出的气体量,使反应器内形成稳定的负压环境。从而使磷矿石的还原反应和磷单质的氧化反应均可以在负压环境下完成。
燃烧室10底部设置有一燃气进口管15。通过燃气进口管15进入的燃气可为煤气、天然气、液化气等燃料。在燃气进口管15的上端部设置有一燃烧头14。燃烧头14由高温耐火材料制成。燃烧头14呈拱形结构。将燃烧头14设计为拱形结构,并且在燃烧头14的弧面上布置多个喷孔是为了使从燃气进口管15进入的燃气,经喷孔喷出后,与燃烧室10内的助燃剂空气混合均匀,使得燃气的燃烧更充分,解决了现有技术中燃料燃烧不充分的问题。空气管13设置在燃烧头14的四周,也是为了使进入的空气与喷孔141喷出的燃气混合均匀,使得燃气的燃烧更充分。空气管13上方配有至少一个探测口12,探测口12用于监测流化反应器内的实际情况。探测口12可为温度探测口,也可是微量氧探测口,也可以是压力探测口。
还原反应室20包括至少一个进料管21、第一截流槽22、第一截流引出管23和至少一个排渣管24。在高温下,磷矿石中的部分成分易形成熔融态物质,如焦炭、硅石、磷矿石等。熔融态物质易对排渣口造成堵塞,使得反应不能连续进行。通过设置第一截流槽22和第一截流引出管23,可以收集还原反应室20中产生的熔融态物质。进料管21以其开口向下倾斜的方式设置于还原反应室20的上部。排渣管24以其向上倾斜的开口下沿与喷射拱11的弧面对接的方式设置于还原反应室20的下端。排渣管24采用倾斜的设计方式,主要是为了让还原反应室20反应完后的尾渣及时排出反应器。另外,排渣管24的开口下沿与喷射拱11的弧面端部刚好对接,也可使从喷射拱11中部向四周滑落的尾渣可及时排出反应器。
氧化反应室30包括至少一个出口管31、至少一个富氧空气管32、第二截流槽33和第二截流引出管34。出口管31设置于第二反应室30顶部用以导出反应的气体产物和/或排除尾气。富氧空气管32设置于还原反应室30的下部并且高于第二截流槽33的位置。富氧空气管32用以导入富氧空气与磷单质发生氧化反应。通过设置第二截流槽33和第二截流引出管34,可以收集氧化反应室30中产生的熔融态物质。
流化反应器的组合耐火材料层50由耐火成型料和耐火浇注料组合而成。其厚度为500~700mm。现有技术中使用的耐火材料多为不定型耐火材料。例如,莫来石浇注料、高铝浇注料或是刚玉浇注料。现有技术中耐火材料层的厚度较厚通常为1000~1400mm。在炉内温度为1350℃左右时,通过耐火材料层,反应器外的温度为80℃左右。本发明使用的流化反应器将不定型耐火材料改为由耐火成型料与耐火浇注料组合而成的组合耐火材料,可充分利用耐火成型料和耐火浇注料的优势。组合耐火材料不仅可以将耐火材料层的厚度减小至500~700mm,而且在炉内温度为1350℃左右时,通过组合耐火材料层后,反应器外的温度可降低至50℃左右。
实施例1
造粒:将采集到含磷量为17~22%的中低品位磷矿破碎后过筛,使磷矿石的颗粒直径小于20目。再将还原剂与过筛后的磷矿一起放入造粒机造粒,形成直径为3mm的小颗粒,作为原料备用。
加热、抽负压:对于尺寸为DN3500mm的流化反应器,入炉煤气气体量为16850Nm3/h,入炉空气量为14400Nm3/h。入炉气体压力为50~55KPa。燃气燃烧产生的高温高速气体通过喷射拱11上的喷流通道喷射入还原反应室20。高温高速气体可将还原反应室20中的颗粒物料托起并对其加热。通过调节鼓风装置60送入的空气量和抽风装置70排出的气体量,使流化反应器内维持压力为0~-500Pa的非正压环境。
还原反应:将制备好的颗粒物料从进料管21进入还原反应室20。颗粒物料被从位于还原反应室20下方的喷射拱11上的喷流通道向上喷出的燃烧气体加热至1250℃。颗粒物料在1250℃下还原0.41h即可生成磷单质。
氧化反应:还原反应生成的磷单质随向上流动的气体进入氧化反应室30。同时,从富氧空气管32通入含氧量为28%的富氧空气。磷单质与富氧空气在1650℃的高温下发生氧化反应生成五氧化二磷。
产物收集和排渣:还原反应后的固体残渣通过排渣管24排出反应器。氧化反应生成的五氧化二磷通过出口管31进入反应器后方的磷酸吸收装置。还原反应室20和氧化反应室30产生的熔融态物质通过流化反应器的第一截流槽22和第二截流槽33收集并进一步通过第一截流引出管23和第二截流引出管34导出流化反应器。
通过计算,五氧化二磷的收率高达75%以上。相比于现有技术,不仅提高了五氧化二磷的收率,也解决了现有技术中存在的安全、环保、反应不能连续进行等问题。
实施例2
造粒:将采集到含磷量为28%的高品位磷矿破碎后过筛,使磷矿石的颗粒直径小于20目。再将还原剂与过筛后的磷矿一起放入造粒机造粒,形成直径为4mm的小颗粒,作为原料备用。
加热、抽负压:对于尺寸为DN3500mm的流化反应器,入炉煤气气体量为16850Nm3/h,入炉空气量为14400Nm3/h。入炉气体压力为50~55KPa。燃气燃烧产生的高温高速气体通过喷射拱11上的喷流通道喷射入还原反应室20。高温高速气体可将还原反应室20中的颗粒物料托起并对其加热。通过调节鼓风装置60送入的空气量和抽风装置70排出的气体量,使流化反应器内维持压力为-240Pa的稳定的负压环境。
还原反应:将制备好的颗粒物料从进料管21进入还原反应室20。颗粒物料被从位于还原反应室20下方的喷射拱11上的喷流通道向上喷出的燃烧气体加热至1350℃。颗粒物料在1350℃下还原0.32h即可生成磷单质。
氧化反应:还原反应生成的磷单质随向上流动的气体进入氧化反应室30。同时,从富氧空气管32通入含氧量为30%的富氧空气。磷单质与富氧空气在1650℃的高温下发生氧化反应生成五氧化二磷。
产物收集和排渣:还原反应后的固体残渣通过排渣管24排出反应器。氧化反应生成的五氧化二磷通过出口管31进入反应器后方的磷酸吸收装置。还原反应室20和氧化反应室30产生的熔融态物质通过流化反应器的第一截流槽22和第二截流槽33收集并进一步通过第一截流引出管23和第二截流引出管34导出流化反应器。
通过计算,五氧化二磷的收率高达80%以上。相比于现有技术,不仅提高了五氧化二磷的收率,也解决了现有技术中存在的安全、环保、反应不能连续进行等问题。
需要注意的是,上述具体实施例是示例性的,本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案,而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白,本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种连续生产五氧化二磷的方法,所述方法至少包括磷矿石的还原反应和磷单质的氧化反应,其特征在于,通过中央控制单元基于流化反应器内所述还原反应和所述氧化反应的实际情况并按照使得所述还原反应和所述氧化反应均在非正压的条件下完成的方式来调节所述流化反应器内的气流,五氧化二磷的连续生产是通过如下方式实现的:
通过所述流化反应器的第一截流槽(22)和第二截流槽(33)收集还原反应室(20)和氧化反应室(30)产生的熔融态物质并将所述熔融态物质通过第一截流引出管(23)和第二截流引出管(34)导出所述流化反应器;并且
通过所述流化反应器的排渣管(24)将反应完后的固体尾渣排出所述流化反应器,同时,通过所述流化反应器的出口管(31)将反应生成的五氧化二磷收集并引入五氧化二磷吸收装置以实现五氧化二磷的连续生产。
2.如权利要求1所述的连续生产五氧化二磷的方法,其特征在于,通过中央控制单元基于监测到的所述流化反应器内的实际情况调节鼓风装置(60)和抽风装置(70)的送风与排风,以使所述流化反应器内维持稳定的非正压环境,从而使得所述还原反应和所述氧化反应均在非正压条件下完成。
3.如权利要求2所述的连续生产五氧化二磷的方法,其特征在于,所述鼓风装置(60)与所述流化反应器的燃气进口管(15)连接,所述抽风装置(70)与所述流化反应器的出口管(31)连接,通过调节鼓风装置(60)和抽风装置(70)的送风与排风,使得所述流化反应器的还原反应室(20)和氧化反应室(30)形成压力为0~-500Pa的环境。
4.如权利要求1所述的连续生产五氧化二磷的方法,其特征在于,所述磷矿石的还原反应包括如下步骤:
将制备好的颗粒物料投入所述流化反应器的还原反应室(20),进入所述还原反应室(20)的颗粒物料被从位于所述还原反应室(20)下方的喷射拱(11)上的喷流通道向上喷出的燃烧气体加热并托起而悬浮于所述还原反应室(20)发生还原反应。
5.如权利要求4所述的连续生产五氧化二磷的方法,其特征在于,所述颗粒物料经所述燃烧气体加热至1150~1350℃,并且所述颗粒物料在1150~1350℃下还原0.3h及以上生成磷单质。
6.如权利要求4或5所述的连续生产五氧化二磷的方法,其特征在于,所述颗粒物料的制备方法包括如下步骤:
将磷矿石破碎后过筛至10~100目,并向所述过筛后的磷矿石中加入还原剂,再将所述磷矿石和所述还原剂混合后放入造粒机中造粒以形成直径为3~4mm的颗粒物料作为原料备用。
7.如权利要求6所述的连续生产五氧化二磷的方法,其特征在于,所述磷矿石的含磷量为17~30%。
8.如权利要求1所述的连续生产五氧化二磷的方法,其特征在于,所述磷单质的氧化反应包括如下步骤:
所述还原反应生成的磷单质随向上流动的气体进入氧化反应室(30),所述磷单质与从所述氧化反应室(30)的富氧空气管(32)进入的富氧空气发生氧化反应生成五氧化二磷;并且
所述氧化反应和所述还原反应通过还原反应室(20)向上流动的气体和所述富氧空气管(32)进入的富氧空气形成稳定的气流界面而彼此分隔开。
9.如权利要求8所述的连续生产五氧化二磷的方法,其特征在于,所述富氧空气的含氧量为26~32%,并且所述磷单质和所述富氧空气在1600~1700℃下发生氧化反应生成五氧化二磷。
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