一种全水溶磷酸一铵生产用管式反应装置的制作方法

本实用新型属于磷酸一铵生产技术领域，特别涉及一种全水溶磷酸一铵生产用管式反应装置。

背景技术：

磷酸一铵是一种重要的磷化工产品，主要有农用级和工业级。近年来，水溶性肥料以其速效和高利用率的特点，得到了广泛认可。但由于农用级磷酸一铵水溶性较差，水不溶物含量高，不能满足水溶性肥料的使用要求。目前，一般是以工业级磷酸一铵作为水溶性磷酸一铵来使用，但工业级磷酸一铵生产成本高，限制了水溶性磷酸一铵的推广和使用。

工业级磷酸一铵的生产主要有两种工艺 ：一种是热法磷酸工艺，该法生产流程简单，但生产成本高。另一种是湿法磷酸工艺，以湿法磷酸为原料，通过氨化除杂生产工业级磷酸一铵，较热法磷酸工艺而言，湿法磷酸工艺生产成本较低，这也是水溶性磷酸一铵的研究发展方向。

其中，湿法磷酸工艺方程式有如下几个：

上述反应中将氨与磷酸的摩尔比控制在1.05-1.15时，主要生产磷酸一铵。湿法磷酸中常含有硫酸、铁、铝、镁、钙、氟、硅等杂质，在氨化过程中生成各种不溶于水或不被植物吸收的化合物，导致不能得到全水溶产品。研究表明，不溶物的生成与中和料浆的pH值及湿法磷酸中F/（Fe+Al）的比值相关。所以控制中和反应的程度和时间对生成全溶性产品具有重要影响。

目前，在氨酸法磷酸一铵的生产中，一般用管式反应器进行磷酸与液氨的中和反应，化肥原料加入管式反应器中，反应后，通过管式反应器的中和反应热形成的背压将未固化的反应溶液均匀、快速的喷入造粒装置中，进行下一步加工。

申请人发现采用常规的管式反应器和布置方式得到的磷酸一铵，产品料浆的中和度在1.10-1.22、中和反应时间为20-45min，水溶P₂O₅在32%左右，水溶率小于75%，不但可能导致设备堵塞、结垢，还不能得到高水溶率的产品。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种全水溶磷酸一铵生产用管式反应装置，该装置通过管式反应器的结构及设置方式的改进，不但能提高了产品中水溶磷的含量，还可以防止料浆结块。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种全水溶磷酸一铵生产用管式反应装置，该装置包括磷酸调配槽2、管式反应器3和Ⅱ效浓缩系统1，所述Ⅱ效浓缩系统1由Ⅱ效闪蒸室4、循环泵6和Ⅱ效加热器5通过管路组成循环系统，所述管式反应器3设于Ⅱ效闪蒸室4和Ⅱ效加热器5之间的管路上；所述管式反应器3包括反应管7、反应管7前端的进氨管11、反应管7后端的喷嘴10、反应管7前部侧壁上的进酸管12和反应管7内的反应内套13，所述进氨管11与反应管7前部同轴设置，所述反应内套13套设在进氨管11外且其后端为缩口结构，所述进酸管12穿过反应管7后与反应内套13连通，所述磷酸调配槽2与进酸管12通过管路连接。

其中，本实用新型实施例中的反应管7为L形结构，其由水平管8与竖直管9垂直连通构成，所述进氨管11设于水平管8前端，所述喷嘴10设于竖直管9下端。

优选地，本实用新型实施例中的竖直管9上端设有压力表15，其下部侧壁上设有雾化蒸汽入口16。

进一步地，本实用新型实施例中的水平管8前部用于容纳反应内套13的管段的直径大于其后部管段的直径。

优选地，本实用新型实施例中的水平管8后部和磷酸调配槽2均通过管路与工艺水回收系统连接。

其中，本实用新型实施例中的进酸管12垂直于水平管8上侧，其下端与进氨管11后端的距离为20-40mm。

优选地，本实用新型实施例中的进酸管12和进氨管11上均设有用于清洗和通入中压蒸汽的中压蒸汽入口14。

其中，本实用新型实施例中的反应内套13与进氨管11同轴设置，其后端为锥形。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型提供了一种全水溶磷酸一铵生产用管式反应装置，在该装置中，进酸管将磷酸高度雾化并与进氨管通入的氨气在反应内套先剧烈反应（可保证反应处于较高温度），部分反应后由反应内套的缩口喷入到反应管中，中和反应完成后由喷嘴从Ⅱ效加热器的出口端通入Ⅱ效浓缩系统，合格的料浆再送入Ⅰ效浓缩系统，不合格的料浆继续在Ⅱ效浓缩系统中循环。该装置通过管式反应器的结构及设置方式的改进，不但能提高产品中水溶磷的含量，还可以防止料浆结块，避免设备堵塞。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的全水溶磷酸一铵生产用管式反应装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的管式反应器的结构示意图。

图中：1Ⅱ效浓缩系统、2磷酸调配槽、3管式反应器、4Ⅱ效闪蒸室、5Ⅱ效加热器、6循环泵、7反应管、8水平管、9竖直管、10喷嘴、11进氨管、12进酸管、13反应内套、14中压蒸汽入口、15压力表、16雾化蒸汽入口、AⅠ效浓缩系统、B气氨、C湿法磷酸、DⅠ燃二次蒸汽、E冷凝水。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

参见图1和2，本实用新型实施例提供了一种全水溶磷酸一铵生产用管式反应装置，该装置包括磷酸调配槽2、管式反应器3和Ⅱ效浓缩系统1等。其中，Ⅱ效浓缩系统1由Ⅱ效闪蒸室4、循环泵6和Ⅱ效加热器5通过管路依次首尾连接组成循环系统，管式反应器3设于Ⅱ效闪蒸室4和Ⅱ效加热器5之间的管路上（优选设于或靠近Ⅱ效加热器5的出口端）。其中，管式反应器3包括反应管7、反应管7前端的进氨管11、反应管7后端的喷嘴10、反应管7前部侧壁（上侧）上的进酸管12和反应管7内的反应内套13等。其中，进氨管11与反应管7前部同轴设置，进氨管11伸入反应管7一定长度。反应内套13套设在进氨管11外，反应内套13为管状结构且其后端为缩口结构。进氨管11的后端位于反应内套13内，即反应内套13将进氨管11位于反应管7内的部分全部包覆。进酸管12穿过反应管7后与反应内套13连通，进酸管12通向进氨管11中部。磷酸调配槽2与进酸管12通过管路连接，磷酸调配槽2用于将湿法磷酸调整到指定浓度和pH，以保证产品的水溶性。

其反应过程为：进酸管12将磷酸高度雾化并与进氨管11通入的氨气在反应内套13先剧烈反应（可保证反应处于较高温度），部分反应后由反应内套13的缩口喷入到反应管7中，中和反应完成后由喷嘴10从Ⅱ效加热器5的出口端通入Ⅱ效浓缩系统1，合格的料浆再送入Ⅰ效浓缩系统，不合格的料浆继续在Ⅱ效浓缩系统1中循环。其中，中和反应的料浆的中和度为1.15-1.23，平均停留时间1-2min，产品中水溶P₂O₅大于37%，水溶率大于90%。

其中，参见图2，本实用新型实施例中的反应管7为L形结构，其由水平管8与竖直管9垂直连通构成，进氨管11设于水平管8前端，喷嘴10设于竖直管9下端。

优选地，参见图2，本实用新型实施例中的竖直管9上端设有压力表15用于检测反应管7内的压力，其下部侧壁上设有雾化蒸汽入口16用于向反应管7内通入雾化蒸汽。

进一步地，参见图2，本实用新型实施例中的水平管8前部用于容纳反应内套13的管段的直径大于其后部管段的直径。即水平管8前大后小。进一步地，水平管8后部由多段管段拼接构成，竖直管9也由多段管段拼接构成，以便于更换部件。

优选地，本实用新型实施例中的水平管8后部和磷酸调配槽2均通过管路与工艺水回收系统连接。其中，工艺水回收系统用于回收磷酸一铵生产过程中的各种废水，如滤液、洗液和离心液等。将回收水预先通入水平管8后部，以防止局部过热结块和保证料浆的粘稠度。

其中，参见图2，本实用新型实施例中的进酸管12垂直于水平管8上侧，其下端与进氨管11后端的距离为20-40mm。

优选地，参见图2，本实用新型实施例中的进酸管12和进氨管11上均设有用于清洗和通入中压蒸汽的中压蒸汽入口14用于分别向进酸管12和进氨管11通入中压蒸汽，相应地，进酸管12和进氨管11外均设有中压蒸汽通过的套管。

其中，参见图2，本实用新型实施例中的反应内套13与进氨管11同轴设置，其后端为锥形（锥形顶部设有料浆通过的通孔）构成缩口结构。进一步地，进氨管11的后端为圆弧状结构，圆弧状结构的顶端设有氨气通过的通孔，该通孔正对反应内套13上的通孔。

本实用新型提供了一种全水溶磷酸一铵生产用管式反应装置，在该装置中，进酸管将磷酸高度雾化并与进氨管通入的氨气在反应内套先剧烈反应（可保证反应处于较高温度），部分反应后由反应内套的缩口喷入到反应管中，中和反应完成后由喷嘴从Ⅱ效加热器的出口端通入Ⅱ效浓缩系统，合格的料浆再送入Ⅰ效浓缩系统，不合格的料浆继续在Ⅱ效浓缩系统中循环。该装置通过管式反应器的结构及设置方式的改进，不但能提高产品中水溶磷的含量，还可以防止料浆结块，避免设备堵塞。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。