一种偏磷酸制备装置的制作方法

本实用新型涉及磷酸领域，具体涉及一种偏磷酸制备装置。

背景技术：

磷酸或正磷酸，化学式H3PO4，分子量为97.994，是一种常见的无机酸，是中强酸。由五氧化二磷溶于热水中即可得到。正磷酸工业上用硫酸处理磷灰石即得。磷酸在空气中容易潮解。加热会失水得到焦磷酸，再进一步失水得到偏磷酸。磷酸主要用于制药、食品、肥料等工业，包括作为防锈剂，食品添加剂，牙科和矫形外科，EDIC腐蚀剂，电解质，助焊剂，分散剂，工业腐蚀剂，肥料的原料和组件家居清洁产品。也可用作化学试剂，磷酸盐是所有生命形式的营养。研究磷酸最早的化学家是法国化学家拉瓦锡。1772年，他做这样的实验：将磷放在以汞密封的钟罩里使其燃烧。实验结果而得出这样的结论：一定量的磷能燃烧于某容量的空气中；磷燃烧时生成无水磷的白色粉片，如细雪一般；燃烧后瓶中的空气约剩原来容量的80％；磷燃烧后较燃烧前约重2.5倍；白色粉片溶于水即成磷酸。拉瓦锡还证明磷酸可用浓硝酸和磷反应制得。磷在氧气中燃烧、或者被点燃而生成五氧化二磷，五氧化二磷为白色无定形粉末或六方晶体、易吸湿、360℃升华，溶于水产生大量热并生成磷酸。这也是现代磷酸生产工艺的基本原理。现有技术中，燃烧单质磷后得到高温升华后的五氧化二磷，将五氧化二磷通入至水中进行冷却，得到的磷酸纯度有限，同时气态的五氧化二磷温度较高，再配合五氧化二磷水合产生的大量热量，经常导致水合容器内温度极高，难以生成偏磷酸。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种偏磷酸制备装置，以解决现有技术中磷酸生产过程中水合容器内温度极高、难以得到偏磷酸的问题，实现缓解磷酸生产过程中水合容器内的持续高温、便于制备偏磷酸的目的。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种偏磷酸制备装置，包括水化塔，与水化塔连通的进水管、出水管，所述出水管上设置堵头，所述进水管位于水化塔顶部，所述出水管位于水化塔底部，水化塔内部设置闸板阀，所述闸板阀关闭时，将水化塔内部分为上、下两部分，其中位于闸板阀上方的空间为一次水合室、位于闸板阀下方的空间为二次水合室；还包括输气管，所述输气管包括由内至外沿径向分布的第一金属管、第二金属管、陶瓷管，所述第一金属管内用于通入压缩空气，所述第一金属管、第二金属管之间用于通入五氧化二磷气体，所述第二金属管、陶瓷管之间用于通入冷却水；其中所述第一金属管从水化塔中穿过，所述第二金属管与第一金属管之间的环空与一次水合室相连通，所述第二金属管与陶瓷管之间的环空在水化塔外部被阻隔，第二金属管与陶瓷管之间的环空在靠近水化塔方向的一端连接至导流管，所述导流管呈螺旋状包覆在二次水合室的外表面，导流管远离输气管的一端与返流口连通。

针对现有技术中磷酸生产过程中水合容器内温度极高、难以得到偏磷酸的问题，本实用新型提出一种偏磷酸制备装置，从进水管中通入冷水，从输气管中通入气体状态下的五氧化二磷，从而在水化塔内部实现水化。本实用新型由闸板阀将水化塔分为上下分布的一次水合室、二次水合室，水化过程在一次水合室内完成，之后打开闸板阀使磷酸溶液进入二次水合室中静置一段时间，使之在二次水合室内充分水合，避免现有技术中磷酸制备过程中水合不充分，溶液中有偏磷酸存在的情况；在此过程中，还能够在一次水合室内继续进行磷酸的制备，两部分之间互不干扰。输气管包括由内至外沿径向分布的第一金属管、第二金属管、陶瓷管，第一金属管内用于通入压缩空气，所述第一金属管、第二金属管之间用于通入五氧化二磷气体，所述第二金属管、陶瓷管之间用于通入冷却水，因此对于五氧化二磷气体而言，其通道内部的第一金属管中有持续的压缩空气进行高速流动，带动第一金属管表面空气流速极大，热交换效果显著；同时对于五氧化二磷气体而言，其通道外侧为第二金属管与陶瓷管之间的环空，其中通入的是冷却水，与五氧化二磷气体进行直接的热传递，同样有极高的热交换效果。通过第一金属管、第二金属管、陶瓷管以及压缩空气、冷却水的作用，本实用新型经由第一金属管、第二金属管之间环空进入一次水合室中的五氧化二磷气体温度有明显降低，虽然五氧化二磷水合大量放热不可避免，但是五氧化二磷自身的温度有了显著降低，因此对于水合容器内部而言，工作过程中的高温得到改善，并且不会出现持续不断的高温情况，在输入五氧化二磷气体过程中温度不会过高，只会在加水后才会有高温情况出现，从而解决了一次水合室持续高温的问题，使得水合容器内部有了足够的降温喘息时长，显著提高了水合容器的使用寿命。第一金属管从水化塔中穿过，从而将压缩空气排出，同时可以通过第一金属管进一步的对一次水合室进行降温。第二金属管与陶瓷管之间的环空在水化塔外部被阻隔，第二金属管与陶瓷管之间的环空在靠近水化塔方向的一端连接至导流管，导流管呈螺旋状包覆在二次水合室的外表面，导流管远离输气管的一端与返流口连通。因此使得冷却水不进入水化塔中，而是从导流管中排出，在二次水合室外进行缠绕，继续对二次水合室进行降温，使得进入二次水合室的溶液能够继续进行放热水合，从正磷酸转换成偏磷酸，从而现有技术中磷酸生产过程中水合容器内温度极高、难以得到偏磷酸的问题，实现缓解磷酸生产过程中水合容器内的持续高温、便于制备偏磷酸的目的。

所述输气管包括依次相连的水平段、倾斜段，所述倾斜段从水平段的一端至一次水合室的方向向下倾斜。即是水平段的高度，高度倾斜端与一次水合室连接处的高度，便于重力作用下五氧化二磷与压缩空气更快速的进入水化塔中。所述导流管位于水平段与倾斜段相连的一端，第二金属管与陶瓷管之间的环空在水平段与倾斜段相连的一端被阻隔。即是冷却水在水平段中，第二金属管与陶瓷管之间的环空内进行流动，直至流动至水平段与倾斜端相连的端部，此时冷却水只能够从导流管排出，避免冷却水进入水化塔中。优选的，所述闸板阀为气动闸板阀，所述气动闸板阀的气缸固定在安装支架上，所述安装支架固定在水化塔外侧壁。

所述导流管为金属软管。不仅便于缠绕在二次水合室外，而且金属软管具有金属的导热性能，是热的良导体，能够显著提高本实用新型对二次水合室内的降温效果。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型一种偏磷酸制备装置，通过第一金属管、第二金属管、陶瓷管以及压缩空气、冷却水的作用，本实用新型经由第一金属管、第二金属管之间环空进入一次水合室中的五氧化二磷气体温度有明显降低，虽然五氧化二磷水合大量放热不可避免，但是五氧化二磷自身的温度有了显著降低，因此对于水合容器内部而言，工作过程中的高温得到改善，并且不会出现持续不断的高温情况，在输入五氧化二磷气体过程中温度不会过高，只会在加水后才会有高温情况出现，从而解决了一次水合室持续高温的问题，使得水合容器内部有了足够的降温喘息时长，显著提高了水合容器的使用寿命。通过本结构同时由压缩空气和冷却水对即将进入水化塔的五氧化二磷气体进行冷却，其冷却的位置、效果等，相较于现有技术都有突出的实质性特点和显著进步。进入二次水合室的溶液能够继续进行放热水合，从正磷酸转换成偏磷酸，从而现有技术中磷酸生产过程中水合容器内温度极高、难以得到偏磷酸的问题，实现缓解磷酸生产过程中水合容器内的持续高温、便于制备偏磷酸的目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型具体实施例的结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例中输气管的截面示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-水化塔，2-进水管，3-出水管，4-堵头，5-闸板阀，6-第一金属管，7-第二金属管，8- 陶瓷管，9-导流管，10-气缸，11-一次水合室，12-二次水合室，13-安装支架，14-返流口。

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明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

如图1与图2所示的一种偏磷酸制备装置，包括水化塔1，与水化塔1连通的进水管2、出水管3，所述出水管3上设置堵头4，所述进水管2位于水化塔1顶部，所述出水管3位于水化塔1底部，水化塔1内部设置闸板阀5，所述闸板阀5关闭时，将水化塔1内部分为上、下两部分，其中位于闸板阀5上方的空间为一次水合室11、位于闸板阀5下方的空间为二次水合室12；还包括输气管，所述输气管包括由内至外沿径向分布的第一金属管6、第二金属管7、陶瓷管8，所述第一金属管6内用于通入压缩空气，所述第一金属管6、第二金属管7 之间用于通入五氧化二磷气体，所述第二金属管7、陶瓷管8之间用于通入冷却水；其中所述第一金属管6从水化塔1中穿过，所述第二金属管7与第一金属管6之间的环空与一次水合室11相连通，所述第二金属管7与陶瓷管8之间的环空在水化塔1外部被阻隔，第二金属管7与陶瓷管8之间的环空在靠近水化塔1方向的一端连接至导流管9，所述导流管9呈螺旋状包覆在二次水合室12的外表面，导流管9远离输气管的一端与返流口14连通。

实施例2：

如图1与图2所示的一种偏磷酸制备装置，在实施例的基础上，所述输气管包括依次相连的水平段、倾斜段，所述倾斜段从水平段的一端至一次水合室11的方向向下倾斜。所述导流管9位于水平段与倾斜段相连的一端，第二金属管7与陶瓷管8之间的环空在水平段与倾斜段相连的一端被阻隔。所述闸板阀5为气动闸板阀，所述气动闸板阀的气缸10固定在安装支架13上，所述安装支架13固定在水化塔1外侧壁。所述导流管9为金属波纹软管。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。