专利名称：高效磷酸除砷方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化工行业中的除砷装置，特别涉及一种利用除砷剂进行磷酸均布除砷的高效磷酸除砷方法及装置，属于化工设备领域。
背景技术：
磷酸是一种重要的化工原料，广泛应用于肥料行业、食品工业、水处理行业、电子工业、涂料行业等多种领域。磷酸的品质要求比较高，对其中的杂质含量要求极为严格，特别是砷，食品级磷酸中对砷含量的要求是不高于O. 5ppm,因此磷酸生产中的除砷就显得极为重要。现有的磷酸生产工艺中大多采用P2S5进行除砷，也有用Na2S溶液进行除砷的，无 论用哪种方法除砷，都面临这样一个问题S2_和H+结合成H2S后逸出，使除砷效果大打折扣。如中国专利201110006702公开的一种盐酸法一步萃取从中低品位磷矿制造工业磷酸、工业磷铵和食品级磷酸的方法，就是采用P2S5进行除砷，但是由于H2S气体的大量逸出，不仅严重污染环境，而且除砷效果并不理想，特别是对于食品级磷酸来说，其除砷效果远未满足使用需要。如何克服上述缺点，解决磷酸生产中的砷含量超标问题，尤其是以工业化生产方式生产出符合食用的食品级磷酸，就成为本发明要解决的首要问题。
发明内容
鉴于上述技术的不足，本发明旨在提供一种快速、可靠的磷酸生产过程中的除砷方法及装置，以有效提高磷酸品质，满足工业化生产中对成品磷酸中砷含量指标的要求。本发明是通过以下技术方案实现的一种高效磷酸除砷方法，首先，设置一个竖直摆放的圆柱状罐体，罐体内通过两个筛板分割出上、下两个反应仓，反应仓内填充有比表面积较大的带有微孔的填料；接着，将待除砷磷酸和除砷剂分别由罐体顶部进料口和罐体中部进液口缓慢加入，经两个液体分布器均匀分布后，缓慢渗入到上、下反应仓的填料中进行充分混合；最后，反应得出的含砷物以及待除砷磷酸中的杂质被吸附在填料的微孔中，除砷后的磷酸由罐体底部排出，除砷过程完成。所述除砷剂为硫化钠溶液或五硫化二磷溶液。一种高效磷酸除砷装置，包括一个竖直摆放的圆柱状罐体、两个筛板、液体分布器和用于吸附过滤的带有微孔的填料，罐体的顶部和底部分别设有排空口和排废口，罐体的中部设有进液口，靠近罐体的顶部和底部分别设有进料口和出液口 ；筛板设于罐体内侧的出液口和进液口上方，筛板将罐体内部分割成上、下两个反应仓；填料填充在两个反应仓中；液体分布器为管状，其管状传送通道上设有均匀的分布孔；液体分布器的内端为盲端，液体分布器分别连接在进料口和进液口的内端，液体分布器分别水平排列在两个反应仓中。
所述进液口的数量为一个以上，一个以上的进液口沿罐体圆周方向水平排列，一个以上的液体分布器一一对应地连接在进液口内端，一个以上的液体分布器呈水平状均匀排列在下反应仓中。所述液体分布器为带有均匀分布孔的直管、螺旋管、U形管或规则的弧形管。本发明的有益效果为I、待除砷磷酸和除砷剂分别从罐体的顶部和中部加入，经液体分布器均匀分布后，保证了待除砷磷酸和除砷剂能充分均匀地混合，使反应过程能全面、可靠进行。2、反应仓中的微孔填料对砷有优良的吸附性能，不仅使反应后的含砷产物能被充 分吸附，有效降低磷酸中的含砷量，还可去除磷酸溶液中含有的其它颗粒状杂质，提高除砷憐Ife的成品品质。3、带有微孔的填料，比表面积大，可使待除砷磷酸和除砷剂充分接触，并能保留较长的反应时间，使除砷过程彻底进行。4、填料失效后可进行再生或在线清洗，重复利用率高，有效降低了运行成本。5、除砷后，成品磷酸中的砷含量最低可达O. 06ppm，适于在工业化生产中对磷酸进行除砷。
图I为本发明所述高效磷酸除砷装置的结构示意图。
具体实施例方式本发明的中心是利用分布器将待除砷磷酸和除砷剂充分分散，并利用微孔填料比表面积大的优点，使待除砷磷酸和除砷剂形成长时间接触，并充分反应后形成硫化砷吸附在微孔填料中，从而有效去除磷酸溶液中所含砷，使成品磷酸中的砷含量最低可达O. 06ppm,同时，微孔填料还可吸附磷酸中所含的其它颗粒或杂质，以进一步提高磷酸品质。下面对本发明所述的高效磷酸除砷方法做进一步的详细描述首先，设置一个竖直摆放的圆柱状罐体，罐体内通过两个筛板分割出上、下两个反应仓，反应仓内填充有比表面积较大的带有微孔的填料。两个筛板将罐体内分割成上、下两个反应仓后，可以方便填料填充和清洗。带有微孔的填料可以有效增加和延长反应时间，使除砷过程能充分进行，同时，微孔填料还可以再生，达到重复使用、降低成本的作用。接着，将待除砷磷酸和除砷剂分别由罐体顶部进料口和罐体中部进液口缓慢加入，经两个液体分布器均匀分布后，缓慢渗入到上、下反应仓的填料中进行充分混合和反应。其中，除砷剂通常选用硫化钠溶液或五硫化二磷溶液。液体分布器的作用是将待除砷磷酸和除砷剂进行充分分布，使其均匀疏散到上、下反应仓的填料中，避免除砷剂或待除砷磷酸相对集中带来的不利后果，保证了反应过程可靠进行。由于上、下反应仓中微孔填料的存在，可大大增加待除砷磷酸与除砷剂的接触面积，延长接触反应时间，使得除砷过程能充分进行，保证了除砷效果。最后，反应得出的含砷物以及待除砷磷酸中的杂质被吸附在填料的微孔中，除砷后的磷酸由罐体底部排出，除砷过程完成。
在此过程中，不仅含砷物可被吸附在填料中，同时，磷酸中含有的其它杂质也可被有效吸附在填料中，从而真正提高了除砷后磷酸的品质。下面结合附图对本发明所述的高效磷酸除砷装置做进一步的详细描述如图I所示，一种高效磷酸除砷装置，包括一个竖直摆放的圆柱状罐体7、两个筛板9、三个液体分布器2和用于吸附过滤的带有微孔的填料6。其中，罐体7的高宽比较大，在罐体7的顶部和底部分别设有排空口 8和排废口 5，排空口 8用于随时排除气体，以便除砷过程可以正常进行。排废口 5用于排除己达到使用期限的填料6，实现对罐内填料6的更新。为便于除砷中进液和排液过程顺利进行，在靠近罐体7的顶部和底部分别设有进料口I和出液口 4，进料口 I用于待除砷磷酸的加入，出液口 4用于已除砷磷酸的流出。为使除砷剂加入过程更方便、更均匀，在罐体7中部的两侧还设有两个进液口 3，两个进液口 3相互保持水平，进液口 3用于加入除砷剂。
筛板9为一个圆盘状，圆盘状筛板9上均匀分布有筛眼，两个筛板9设于罐体7内侧的出液口 4和进液口 3上方，筛板9将罐体7内部分割成上、下两个反应仓。为延长待除砷磷酸和除砷剂的停留时间，使待除砷磷酸和除砷剂充分混合，在上、下两个反应仓中还填充有带有微孔的填料6，填料6支撑在筛板9上，填料6中的微孔大幅增加了填料6的比表面积，使流入的待除砷磷酸和除砷剂能充分接触、混合，保证了反应过程充分进行。而带有微孔的填料6不仅可以吸附除砷后的产物一硫化砷，还可吸附磷酸中含有的其它杂质或颗粒，从而有效提闻了除神后憐酸的品质。为进一步保证除砷反应和除杂过程，在罐体7内进料口 I和进液口 3的内端还分别连接有管状的液体分布器2,本例中，液体分布器2为直管,直管的内端为盲端,在直管的传送通道上均匀分布有分布孔10。其中，连接在进料口 I上的直管位于上反应仓中，连接在进液口 3上的两个直管位于下反应仓中。连接在进液口 3上的两个直管呈均匀状水平排列，从而使除砷剂的添加过程可以始终保持均匀进行。当然，上述结构只是具体实施过程的一种，其中，液体分布器还可为带有均匀分布孔的螺旋管、U形管或规则的弧形管。而分布在罐体中部的进液口还可为一个或更多个，更多个进液口沿圆周方向水平排列在罐体中部。如图I所示，在实际生产中，此装置运行一段时间后，可以进行在线清洗，即切断待除砷磷酸和除砷剂的供应，将清洗水从进料口 I、进液口 3或排废口 5注入罐体7内，或者从顶部进料口 I和底部排废口 5同时注入，从中部进液口 3排出，从而完成填料6的在线冲洗，方便了使用过程。而为适应工业化生产，上述除砷装置还可采用两个并联的方式进行组合使用，既可以提高生产效率，还可在其中一个除砷装置出现问题或更换填料时，利用另一个除砷装置继续生产，保证了生产过程的快速、高效、可靠进行。
权利要求
1.一种高效磷酸除砷方法，其特征在于，首先，设置一个竖直摆放的圆柱状罐体，罐体内通过两个筛板分割出上、下两个反应仓，反应仓内填充有比表面积较大的带有微孔的填料；接着，将待除砷磷酸和除砷剂分别由罐体顶部进料口和罐体中部进液口缓慢加入，经两个液体分布器均匀分布后，缓慢渗入到上、下反应仓的填料中进行充分混合；最后，反应得出的含砷物以及待除砷磷酸中的杂质被吸附在填料的微孔中，除砷后的磷酸由罐体底部排出，除砷过程完成。
2.根据权利要求I所述的高效磷酸除砷方法，其特征在于，所述除砷剂为硫化钠溶液或五硫化二磷溶液。
3.一种与根据权利要求I所述方法配套使用的高效磷酸除砷装置，其特征在于，包括一个竖直摆放的圆柱状罐体、两个筛板、液体分布器和用于吸附过滤的带有微孔的填料，所述罐体的顶部和底部分别设有排空口和排废口，罐体的中部设有进液口，靠近罐体的顶部和底部分别设有进料口和出液口 ；所述筛板设于罐体内侧的出液口和进液口上方，筛板将罐体内部分割成上、下两个反应仓；所述填料填充在两个反应仓中；所述液体分布器为管状，其管状传送通道上设有均匀的分布孔；所述液体分布器的内端为盲端，液体分布器分别 连接在进料口和进液口的内端，液体分布器分别水平排列在两个反应仓中。
4.根据权利要求3所述的高效磷酸除砷装置，其特征在于，所述进液口的数量为一个以上，一个以上的进液口沿罐体圆周方向水平排列，一个以上的液体分布器一一对应地连接在进液口内端，一个以上的液体分布器呈水平状均匀排列在下反应仓中。
5.根据权利要求3或4所述的高效磷酸除砷装置，其特征在于，所述液体分布器为带有均匀分布孔的直管、螺旋管、U形管或规则的弧形管。
全文摘要
本发明公开了一种高效磷酸除砷方法及装置，包括一个竖直摆放的圆柱状罐体、两个筛板、液体分布器和带有微孔的填料。罐体的中部设有进液口，靠近罐体的顶部和底部分别设有进料口和出液口。两个筛板分别设于罐体内侧的出液口和进液口上方，填料支撑在筛板上，液体分布器分别连接在进料口和进液口的内端。液体分布器保证了待除砷磷酸和除砷剂的充分混合，填料不仅增加了接触面积，还可吸附除砷产物和磷酸中的杂质，保证了除砷后的磷酸品质，其方法和装置特别适合在工业化生产中对磷酸进行除砷处理。
文档编号C01B25/237GK102849698SQ201210367548
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者杨站平 申请人:凯恩德利(北京)科贸有限公司