本发明属于无机化学工业中的磷酸生产技术领域，涉及一种由湿法磷酸生产多聚磷酸的方法及设备。
背景技术：
多聚磷酸是一个精细磷化工产品，其主要成份为正磷酸、焦磷酸、三聚磷酸、四聚磷酸和高聚磷酸组成。分子式：H(n+2)PnO(3n+1)；
结构式：
典型产品分子式：H6P4O13。多聚磷酸折含磷酸量一般为105～115％H3PO4。多聚磷酸有较低的粘度和凝固点，腐蚀性较小，对金属离子具有很好的螯合作用，主要用于石油化学缩合催化剂、脱水剂、金属表面处理剂、分析试剂、医药品、有机合成的环化剂与酸化剂、制造高浓度液体肥料、磷酸盐工业原料以及磷酸的代用品等。
目前，开展多聚磷酸工艺技术研究的国家不是很多，主要有美国、俄罗斯、日本及欧洲的某些国家。多聚磷酸的制取方法，国内外研究、报道相对较少，主要如下：
①热法磷酸聚合法，是将黄磷燃烧得到的P2O5，用磷酸进行冷却和吸收聚合，成本较高。
②合成法，是将热法磷酸和五氧化二磷加热聚合，弊端是要在生产热法磷酸和P2O5的基础上开展，故生产成本较高、反应慢、产量少。
③电能法，是将电作用于被放置在装有酸的容器中的电极上，电流在电极之间流动并瞬间转化成热量，使酸沸腾产生水蒸气和其他可能存在磷酸中的可挥发性物质。美国学者在这方面做了大量研究，据美国专利2839408报道，磷酸可以通过放置在其中的直流电极电解浓缩，并产生氢气和氧气，缺点是产生的氢气和氧气不能很好地分离，非常容易爆炸，尚未能工业化。美国专利3044851提到，在用不同加热技术生产浓缩磷酸过程中，发明者描述了电弧炉的用法，电极被放置于酸体中并连接一股交流电，电弧在电极和酸之间被拉伸，热量由电弧发热产生，但高温会引起电极被烧蚀和酸的局部过热现象，导致沉淀物形成，同时电极的位置难于控制，故也未见有工业应用的报道。
④湿法磷酸聚合法，将湿法磷酸净化、再特殊加热聚合，较多的是将热气通入列管换热器中、单级或多级蒸发、在抽真空条件下使酸浓缩聚合。此法常需要将湿法磷酸净化、增加成本。
⑤高温加热浓缩法，国外除采用上述方法4外，还有就是将高温的热烟气通入酸中充分接触使酸浓缩聚合。美国专利6616906，在一个发生器或浸入式的火炉中产生1000℃或者更高温度的热气，热气被导入一发生器中与酸充分接触而使其浓缩。这个方法存在很多缺点，比如：热气温度过高的时候，会携带大量的酸微粒需要处理，这些微粒易形成气溶胶；在实际操作中难于被收集，导致酸的损失、设备腐蚀严重和大气污染。同时由于要1000℃的热烟气，故能耗高，而且酸在高温条件下易发生局部过热现象，在发生器内易形成沉淀物，影响发生器的长期稳定运行，尚未能工业化。
上述多聚磷酸的工业生产方法，后两种是湿法酸浓缩聚合。通常酸的浓缩是在不同类型的真空蒸发器中进行，由于高温及传热不均匀性，酸在浓缩过程难免会产生局部过热，使加热容器表面出现沉淀结垢。因此从上个世纪20年代至今日，国内外学者一直在对如何有效、低能耗的提高磷酸的浓度进行研究。本发明正是为了解决上述由湿法磷酸生产多聚磷酸过程中存在的难净化、能耗高、温度高、易过热、易沉淀、设备易腐蚀等问题，而发明了利用反射炉来用于湿法磷酸生产多聚磷酸。
技术实现要素：
为了解决目前国内外由湿法磷酸生产多聚磷酸过程中存在的难净化、能耗高、温度高、易过热、易沉淀、设备易腐蚀等问题，特发明采用反射炉来将湿法磷酸制成多聚磷酸。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种由湿法磷酸生产多聚磷酸的方法及设备，其主要特征在于，包括依次管道连接的燃烧嘴、反射炉、多聚磷酸槽、低聚磷酸槽、低聚磷酸循环泵、抽烟风机、填料洗涤塔、洗涤液循环泵、喷头、烟囱、多个控制阀门。
其实施的主要工艺步骤包括：
第一步，液化气通过燃烧嘴在反射炉中的一端燃烧，提供湿法磷酸浓缩、聚合所需要的热能；
第二步，原料稀磷酸从与燃烧嘴端相反的另一端经入口控制阀门进入反射炉，并流向燃烧嘴所在的一端，流动过程中在高温的反射炉里迅速得到升温、浓缩、聚合，初步聚合的低聚磷酸经反射炉第一个出口控制阀门流出，经低聚磷酸槽收集，低聚磷酸槽配有低聚磷酸循环泵，将收集的低聚磷酸经泵入口控制阀门和出口控制阀门泵入反射炉，以利循环浓缩、聚合；
第三步，根据实际需求，低聚磷酸槽里面的低聚磷酸通过控制阀门流出，可以作为一种产品直接包装；
第四步，反射炉中其他没有从第一个出口控制阀门流出的低聚磷酸继续向燃烧嘴所在的一端流动，并进一步浓缩、聚合，然后经反射炉第二个出口控制阀门流出，经多聚磷酸槽收集，再通过控制阀门流出，然后作为主产品直接包装；
第五步，反射炉中汽化所产生的水蒸汽与烟气及所夹带的少量磷酸蒸汽一起形成尾气经抽烟风机抽入填料洗涤塔，填料洗涤塔底部配有洗涤液循环泵，循环洗涤液经入口控制阀门和出口控制阀门泵入喷头，以喷入填料洗涤塔，吸收尾气中的少量磷酸蒸汽，回收处理后的尾气经烟囱排空，用于循环吸收尾气的洗涤液达到一定浓度后，通过控制阀门流入反射炉中作为补充原料浓缩、聚合，通过控制阀门向填料洗涤塔补充水以保持合理范围的液位。
本发明所采用的原料是浓度在25％到60％的湿法磷酸，所得产品为达到国际通用标准的95％到105％的多聚磷酸；所述的反射炉温度控制在500到900摄氏度，优选地700到800摄氏度；所述的反射炉内衬材料可以由高温玻璃、耐火砖、白云石、石英砂、石墨、菱镁矿等耐高温耐腐蚀材料制成，反射炉形状可以是方形、梯形、半圆形顶。
本发明与原有技术相比，优点在于：
(1)以反射炉做主要反应设备可靠稳定，操作控制简易方便，完全解决了现在国内外单级或多级蒸发中列管换热器的列管易积垢难处理的问题；
(2)反射炉温度整体优选地控制在700到800摄氏度，是冷酸进入一个整体高温的气、液、固环境，比采用1000多摄氏度高温的热烟气导入酸中来浓缩聚合要更易控制，避免了局部过热，避免了热气温度过高时携带走大量的酸微粒；
(3)本发明温度控制适中，不需采用真空，节省能量；
(4)本发明产品质量稳定，不会出现过热高聚的问题，采用两级产品产出，既便于满足实际需求，又便于提高生产效率；
(5)洗涤液循环回收尾气后，用来作为原料，提高了产品收率，减少了废气排放，有利于环境保护。
附图说明
附图为本发明生产工艺流程简图。
具体实施方式
下面结合上述附图以及具体实施例对本发明的实施步骤作进一步祥细说明，以利于更加清楚明白的理解本发明的目的、技术方案和优点。有必要在此指出的是，以下所描述的具体实施例只用于对本发明进行的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明内容作出一些非本质的改进和调整、或对部分设备以相类似的设备替换，实施例如下：
第一步，打开液化气管道与燃烧嘴4的连接阀门，向燃烧嘴4供气并点火燃烧，使反射炉受热升温；
第二步，通过控制阀门12向填料洗涤塔9中补充水到控制阀门13入口上面70厘米的位置，打开入口控制阀门13和出口控制阀门8，启动洗涤液循环泵7，启动抽烟风机14；
第三步，当反射炉受热升温到700摄氏度时，在与燃烧嘴端相反的另一端打开原料稀磷酸入口控制阀门15，浓度为43％的原料稀磷酸进入反射炉5，并流向燃烧嘴所在的一端，流动过程中在高温的反射炉里迅速得到升温、浓缩、聚合，反射炉内温度稳定控制在740到750摄氏度之间，初步聚合的低聚磷酸经出口控制阀门21流出，经低聚磷酸槽19收集，低聚磷酸槽配有低聚磷酸循环泵17，将收集的低聚磷酸经泵入口控制阀门18和出口控制阀门16泵入反射炉，以利循环浓缩、聚合；
第四步，低聚磷酸槽19里面的一部分低聚磷酸通过控制阀门20流出，作为一种产品直接包装，经检测浓度达到了96％；
第五步，其他没有从出口控制阀门21流出的低聚磷酸继续向燃烧嘴所在的一端流动，并进一步浓缩、聚合，然后经出口控制阀门3流出，经多聚磷酸槽2收集，再通过控制阀门1流出，然后作为主产品直接包装，经检测浓度达到了105.3％；
第六步，反射炉5中汽化所得的水蒸汽与烟气及所夹带的少量磷酸蒸汽一起形成尾气经抽烟风机14抽入填料洗涤塔9，填料洗涤塔9底部的配有洗涤液循环泵7，循环洗涤液经入口控制阀门13和出口控制阀门8泵入喷头11，以喷入填料洗涤塔9，吸收尾气中的少量磷酸蒸汽，回收处理后的尾气经烟囱10排空，生产中经检验在用于循环吸收尾气的洗涤液达到38％浓度后，打开控制阀门6流入反射炉5中作为补充原料浓缩、聚合，然后通过控制阀门12向填料洗涤塔9补充了水，使填料洗涤塔9的液位在洗涤液循环泵7运行的状态下位于控制阀门13入口上面50厘米的位置。