專利名稱：一種食品級磷酸的生產(chǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磷化工技術(shù)和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種食品級磷酸的生產(chǎn)裝置。
背景技術(shù)：
磷是重要的生命元素，食品添加劑磷酸作為酸味劑、酵母的營養(yǎng)劑，廣泛用于食品工業(yè)。食品級磷酸中的雜質(zhì)指標(biāo)要求特別嚴(yán)格。目前，食品級磷酸生產(chǎn)主要采用工業(yè)磷酸為原料，生產(chǎn)過程中雜質(zhì)的脫除尤其是砷的脫除技術(shù)極為重要。磷酸脫砷的方法主要有①硫化物沉淀法通過在磷酸原料中加入某種沉淀劑，使其生產(chǎn)難溶或不溶化合物析出，然后通過過濾器分離而得到低砷磷酸產(chǎn)品。②溶劑萃取法基于磷酸可溶于有機(jī)溶劑中，而雜質(zhì)砷則被萃取出，從而使其分離。③離子交換法用 強(qiáng)酸性離子交換樹脂處理磷酸，從而出去雜質(zhì)砷。硫化物沉淀法因?yàn)樗璨襟E和設(shè)備簡單且脫砷效果好，是最常用的脫砷方法。磷酸硫化物沉淀法脫砷的原理如下
2P2S5 + 16H20 — 4H3P04 + IOH2S H3AsO4 + H2S — H3AsO3 + H2O + S IH3AsO3 + 3H2S — 6Η20 + As2S3 I
通過向工業(yè)磷酸中加入五硫化二磷進(jìn)行脫砷反應(yīng)，過濾除去沉淀即得脫砷磷酸，通常為了保證脫砷的效果，五硫化二磷脫砷劑的投加量都會適當(dāng)過量，這就導(dǎo)致了脫砷后磷酸中殘余部分硫化氫氣體，因此必須設(shè)法除去。目前，食品級磷酸生產(chǎn)工藝路線分為熱法和濕法兩種。兩種路線生產(chǎn)食品級磷酸的關(guān)鍵技術(shù)都是雜質(zhì)的脫除。在已有技術(shù)中，是將脫砷后的磷酸，采用曝氣法脫除硫化氫氣體。例如
中國專利200910062940. 2提出了一種用精制濕法磷酸生產(chǎn)食品級磷酸的方法，通過加入活性二氧化硅做脫氟劑，加入硫化鈉溶液或者五硫化二磷固體做脫砷脫鉛劑，過濾之后，將濾液送往曝氣工段，不斷鼓入空氣并攪拌，最后過濾得到食品級磷酸。此方法成本低廉，能耗少、無污染。在《多聚磷酸及其脫砷工藝研究》(云南化工，2007，34 (4) :63 66)—文中，介紹了多聚磷酸與普通熱法磷酸物化性質(zhì)的差異，以及目前國內(nèi)外多聚磷酸的現(xiàn)狀及市場前景，提出了雜質(zhì)砷對多聚磷酸的影響，并概述了目前磷酸廣泛采用的幾種脫砷方法。該文指出，將配制的脫砷劑加入到反應(yīng)釜中與磷酸中的亞砷酸反應(yīng)，生成As2S3沉淀，然后將含As2S3的磷酸泵送到脫氣塔中脫去多余的H2S氣體，再送到過濾器中進(jìn)行過濾，磷酸產(chǎn)品進(jìn)入成品槽，濾渣As2S3進(jìn)入渣筒，尾氣經(jīng)洗滌塔洗滌達(dá)標(biāo)后經(jīng)風(fēng)機(jī)排放到大氣中。在《由工業(yè)磷酸連續(xù)操作生產(chǎn)食品級磷酸》(硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程，2005，6 ,21 30)—文及《淺談連續(xù)熱法食品級磷酸生產(chǎn)》(貴州化工，2005,30 (4):43 45)—文中，都提到了食品級磷酸生產(chǎn)中脫砷反應(yīng)后殘余硫化氫氣體的脫除方法。該法是通過鼓風(fēng)機(jī)鼓入空氣對脫砷磷酸吹脫除去硫化氫，吹脫的硫化氫氣體用碳酸鈉溶液吸收，所得硫化鈉溶液用于生產(chǎn)其他對硫含量要求不高的磷酸鹽。過濾收集到的砷渣經(jīng)洗滌、干燥后運(yùn)往砷品廠。此法操作簡單，除雜效果好，避免硫化氫氣體直接排放造成環(huán)境污染，但其吸收劑使用碳酸鈉，引入鈉離子，一定程度上造成二次污染。從經(jīng)濟(jì)效益及社會效益分析，此法不是最佳選擇。我們依據(jù)多年對已有用于食品級磷酸脫砷脫氣凈化技術(shù)的研究，結(jié)合磷酸生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，研發(fā)了一種食品級磷酸的生產(chǎn)裝置。經(jīng)查其余文獻(xiàn)，在工業(yè)磷酸脫砷凈化中，均未有使用噴射式攪拌反應(yīng)裝置，在食品級磷酸脫氣凈化中，均未有使用塔式脫氣裝置。采用本發(fā)明的工業(yè)磷酸生產(chǎn)食品級磷酸裝置，可以更快速地完成脫砷反應(yīng)過程，更充分有效地吹脫磷酸中的硫化氫并加以回收利用，縮短脫氣過程的循環(huán)時(shí)間，減少五硫化二磷脫砷劑的用量，避免二次污染，有效地保護(hù)工廠以及周邊環(huán)境，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決食品級磷酸生產(chǎn)過程脫砷脫氣凈化的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問 題，縮短脫砷反應(yīng)和脫除硫化氫的時(shí)間，提高食品級磷酸的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的連續(xù)性，充分回收利用脫氣工序中的硫化氫氣體，降低脫砷劑的使用成本，避免有害氣體硫化氫的二次污染，提高經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益，提供一種食品級磷酸的生產(chǎn)裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是
脫砷反應(yīng)器設(shè)置循環(huán)泵I和噴射泵，循環(huán)泵I將工業(yè)磷酸輸送至噴射泵，產(chǎn)生的負(fù)壓將硫化氫氣體吸入并在噴射泵混合室與工業(yè)磷酸充分反應(yīng)，另在脫砷反應(yīng)槽實(shí)現(xiàn)紊流攪拌，縮短了脫砷反應(yīng)的循環(huán)時(shí)間，脫砷完后的磷酸經(jīng)板式過濾機(jī)濾去砷渣后輸送至脫氣塔，循環(huán)泵II將脫砷磷酸輸送至填料層，脫砷磷酸在填料層與凈化空氣逆流接觸，內(nèi)循環(huán)充分脫除硫化氫，被脫除的硫化氫在負(fù)壓的作用下由脫氣塔頂?shù)某鰵饪谶M(jìn)入噴射泵充分回收利用，減少了五硫化二磷脫砷劑的用量，避免二次污染，有效地保護(hù)工廠以及周邊環(huán)境。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種食品級磷酸的生產(chǎn)裝置，其特征在于主要設(shè)置脫砷反應(yīng)器、噴射泵、循環(huán)泵1、板式過濾機(jī)、脫氣塔、空氣凈化器、循環(huán)泵II和成品罐；噴射泵、脫砷反應(yīng)器、循環(huán)泵1、板式過濾機(jī)、脫氣塔、循環(huán)泵II和成品罐采用連接管依次連接；所述的脫砷反應(yīng)器的頂部設(shè)置噴射泵，噴射泵上端進(jìn)酸口采用連接管與循環(huán)泵I和脫砷反應(yīng)器底部的出酸口循環(huán)連接，噴射泵上端進(jìn)氣口采用連接管另與脫氣塔上部的H2S出氣口連接，噴射泵下端出液口設(shè)置高于脫砷磷酸液面；所述的循環(huán)泵II的進(jìn)酸口采用連接管與脫氣塔底部的出酸口連接，循環(huán)泵II的出酸口采用連接管與脫氣塔頂部填料層上的噴淋頭連接。以上所述的脫砷反應(yīng)器頂部另設(shè)置P2S5投料口和工業(yè)磷酸進(jìn)口。以上所述的空氣凈化器設(shè)置于脫氣塔的填料層和磷酸液面之間。以上所述的板式過濾機(jī)采用連接管與脫氣塔中部的噴淋頭連接。以上所述的成品罐頂部設(shè)置進(jìn)酸口，成品罐底部設(shè)置出酸口。以上所述的進(jìn)酸口和出酸口分別設(shè)置法蘭和閥門。以上所述的脫砷反應(yīng)器、噴射泵、循環(huán)泵1、板式過濾機(jī)、脫氣塔、循環(huán)泵I1、成品罐、法蘭及連接管道均采用316L或304不銹鋼材料制作。以上所述填料層的材料為塑料拉西環(huán)、不銹鋼拉西環(huán)和陶瓷拉西環(huán)中的一種。以上所述脫氣塔采用負(fù)壓操作。本發(fā)明的工作原理是從脫砷反應(yīng)器的P2S5投料口和工業(yè)磷酸進(jìn)口分別加入五硫化二磷和工業(yè)磷酸，循環(huán)泵I將工業(yè)磷酸加壓輸送至噴射泵，在高壓下工業(yè)磷酸從噴射泵出酸口向反應(yīng)槽內(nèi)的物料高速噴射，使脫砷反應(yīng)快速充分地進(jìn)行，同時(shí)噴射泵產(chǎn)生的負(fù)壓將脫氣工序產(chǎn)生的硫化氫氣體吸入噴射泵內(nèi)與工業(yè)磷酸反應(yīng)，脫砷后的磷酸一部分用于內(nèi)循環(huán)，另一部分經(jīng)板式過濾機(jī)過濾后輸送至脫氣塔進(jìn)行硫化氫脫除，硫化氫脫除用循環(huán)泵II將脫砷磷酸輸送至填料層，脫砷磷酸在填料層與凈化空氣逆流接觸，內(nèi)循環(huán)充分脫除硫化氫，被脫除的硫化氫在負(fù)壓的作用下由脫氣塔頂?shù)腍2S出氣口進(jìn)入噴射泵充分回收利用，脫氣后的磷酸一部分用于內(nèi)循環(huán)，另一部分輸送至成品罐得到食品級磷酸。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果
本裝置采用循環(huán)泵I將工業(yè)磷酸輸送至噴射泵，產(chǎn)生的負(fù)壓將硫化氫氣體吸入并在噴
射泵混合室與工業(yè)磷酸充分反應(yīng)，再噴灑于脫砷磷酸液面繼續(xù)反應(yīng)，脫砷完后的磷酸經(jīng)板
式過濾機(jī)濾去砷渣后輸送至脫氣塔。循環(huán)泵II將脫砷磷酸輸送至填料層，脫砷磷酸在填料
層與凈化空氣逆流接觸，充分脫除硫化氫，被脫除的硫化氫在負(fù)壓的作用下由脫氣塔頂?shù)?br> H2S出氣口進(jìn)入噴射泵充分回收利用，減少了五硫化二磷脫砷劑的用量，縮短了反應(yīng)時(shí)間，
避免二次污染，有效地保護(hù)工廠以及周邊環(huán)境，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效.、
Mo


圖1:為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)識1-脫砷反應(yīng)器；2-P2S5投料口 ；3_工業(yè)磷酸進(jìn)口 ；4_噴射泵；5、噴射泵進(jìn)酸口 ；6-H2S進(jìn)氣口 ；7_循環(huán)泵I ;8_板式過濾機(jī)；9-H2S出氣口 ； 10-填料層；11_脫氣塔；12-空氣凈化器；13-循環(huán)泵II ; 14-成品罐。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明加以詳細(xì)描述。
實(shí)施例一
采用316L不銹鋼材料制作的本食品級磷酸的生產(chǎn)裝置，主要設(shè)置脫砷反應(yīng)器1、噴射泵4、循環(huán)泵I 7、板式過濾機(jī)8、脫氣塔11、空氣凈化器12、循環(huán)泵II 13和成品罐14;噴射泵4、脫砷反應(yīng)器1、循環(huán)泵I 7、板式過濾機(jī)8、脫氣塔11、循環(huán)泵II 13和成品罐14采用連接管依次連接。脫砷反應(yīng)器I的頂部設(shè)置噴射泵4、P2S5投料口 2和工業(yè)磷酸進(jìn)口 3;噴射泵4上端進(jìn)酸口采用連接管與循環(huán)泵I 7和脫砷反應(yīng)器I底部的出酸口循環(huán)連接，噴射泵4上端進(jìn)氣口采用連接管另與脫氣塔11上部的H2S出氣口 9連接，噴射泵4下端出液口設(shè)置高于脫砷磷酸液面。所述的循環(huán)泵II 13的進(jìn)酸口采用連接管與脫氣塔11底部的出酸口連接，循環(huán)泵II 13的出酸口采用連接管與脫氣塔11頂部填料層10上的噴淋頭連接。 所述的空氣凈化器12設(shè)置于脫氣塔11的填料層10和磷酸液面之間。板式過濾機(jī)8采用連接管與脫氣塔11中部的噴淋頭連接。成品罐14頂部設(shè)置進(jìn)酸口，成品罐14底部設(shè)置出酸口。在各個進(jìn)酸口和出酸口分別設(shè)置法蘭和閥門。所述的填料層10采用不銹鋼拉西環(huán)。工作時(shí)，打開脫砷反應(yīng)器的P2S5投料口蓋板和工業(yè)磷酸進(jìn)口的閥門，分別加入五硫化二磷和工業(yè)磷酸，脫砷劑五硫化二磷與工業(yè)磷酸中砷含量之比為1.3 :1，加入量為反應(yīng)器體積1/2-4/5的液位。將循環(huán)泵I的進(jìn)酸口和至噴射泵的出酸口閥門打開，將工業(yè)磷酸加壓輸送至噴射泵，在高壓下工業(yè)磷酸從噴射泵出酸口向反應(yīng)槽內(nèi)的物料高速噴射，使脫砷反應(yīng)快速充分地進(jìn)行，同時(shí)噴射泵產(chǎn)生的負(fù)壓將脫氣工序產(chǎn)生的硫化氫氣體吸入噴射泵內(nèi)與工業(yè)磷酸反應(yīng)，并噴灑于脫砷磷酸液面繼續(xù)反應(yīng)，脫砷后的磷酸一部分用于內(nèi)循環(huán)，另一部分打開經(jīng)板式過濾機(jī)閥門，脫砷磷酸過濾后輸送至脫氣塔進(jìn)行硫化氫脫除，打開循環(huán)泵II的進(jìn)酸口和至脫氣塔11頂部填料層10出酸口閥門，用循環(huán)泵II將脫砷磷酸輸送至填料層，脫砷磷酸在填料層與凈化空氣逆流接觸，內(nèi)循環(huán)充分脫除硫化氫，被脫除的硫化氫在負(fù)壓的作用下由脫氣塔頂?shù)腍2S出氣口進(jìn)入噴射泵充分回收利用，脫氣后的磷酸一部分用于內(nèi)循環(huán)，另一部分打開循環(huán)泵II通向成品罐的閥門，輸送至成品罐得到食品級磷酸。實(shí)施例二
采用304不銹鋼材料制作的本食品級磷酸的生產(chǎn)裝置，主要設(shè)置脫砷反應(yīng)器1、噴射泵4、循環(huán)泵I 7、板式過濾機(jī)8、脫氣塔11、空氣凈化器12、循環(huán)泵II 13和成品罐14;噴射泵4、脫砷反應(yīng)器1、循環(huán)泵I 7、板式過濾機(jī)8、脫氣塔11、循環(huán)泵II 13和成品罐14采用連接 管依次連接。脫砷反應(yīng)器I的頂部設(shè)置噴射泵4、P2S5投料口 2和工業(yè)磷酸進(jìn)口 3 ;噴射泵4上端進(jìn)酸口采用連接管與循環(huán)泵I 7和脫砷反應(yīng)器I底部的出酸口循環(huán)連接，噴射泵4上端進(jìn)氣口采用連接管另與脫氣塔11上部的H2S出氣口 9連接，噴射泵4下端出液口設(shè)置高于脫砷磷酸液面。所述的循環(huán)泵II 13的進(jìn)酸口采用連接管與脫氣塔11底部的出酸口連接，循環(huán)泵II 13的出酸口采用連接管與脫氣塔11頂部填料層10上的噴淋頭連接。所述的空氣凈化器12設(shè)置于脫氣塔11的填料層10和磷酸液面之間。板式過濾機(jī)8采用連接管與脫氣塔11中部的噴淋頭連接。成品罐14頂部設(shè)置進(jìn)酸口，成品罐14底部設(shè)置出酸口。在各個進(jìn)酸口和出酸口分別設(shè)置法蘭和閥門。所述的填料層10采用塑料拉西環(huán)。工作時(shí)，打開脫砷反應(yīng)器的P2S5投料口蓋板和工業(yè)磷酸進(jìn)口的閥門，分別加入五硫化二磷和工業(yè)磷酸，脫砷劑五硫化二磷與工業(yè)磷酸中砷含量之比為1.3 :1，加入量為反應(yīng)器體積1/2-4/5的液位。將循環(huán)泵I的進(jìn)酸口和至噴射泵的出酸口閥門打開，將工業(yè)磷酸加壓輸送至噴射泵，在高壓下工業(yè)磷酸從噴射泵出酸口向反應(yīng)槽內(nèi)的物料高速噴射，使脫砷反應(yīng)快速充分地進(jìn)行，同時(shí)噴射泵產(chǎn)生的負(fù)壓將脫氣工序產(chǎn)生的硫化氫氣體吸入噴射泵內(nèi)與工業(yè)磷酸反應(yīng)，并噴灑于脫砷磷酸液面繼續(xù)反應(yīng)，脫砷后的磷酸一部分用于內(nèi)循環(huán)，另一部分打開經(jīng)板式過濾機(jī)閥門，脫砷磷酸過濾后輸送至脫氣塔進(jìn)行硫化氫脫除，打開循環(huán)泵II的進(jìn)酸口和至脫氣塔11頂部填料層10出酸口閥門，用循環(huán)泵II將脫砷磷酸輸送至填料層，脫砷磷酸在填料層與凈化空氣逆流接觸，內(nèi)循環(huán)充分脫除硫化氫，被脫除的硫化氫在負(fù)壓的作用下由脫氣塔頂?shù)腍2S出氣口進(jìn)入噴射泵充分回收利用，脫氣后的磷酸一部分用于內(nèi)循環(huán)，另一部分打開循環(huán)泵II通向成品罐的閥門，輸送至成品罐得到食品級磷酸。
權(quán)利要求
1.一種食品級磷酸的生產(chǎn)裝置，其特征在于主要設(shè)置脫砷反應(yīng)器(I)、噴射泵(4)、循環(huán)泵I (7)、板式過濾機(jī)(8)、脫氣塔(11)、空氣凈化器(12)、循環(huán)泵II (13)和成品罐(14)；噴射泵(4)、脫砷反應(yīng)器(I)、循環(huán)泵I (7)、板式過濾機(jī)(8)、脫氣塔(11)、循環(huán)泵II (13)和成品罐(14)采用連接管依次連接；所述的脫砷反應(yīng)器(I)的頂部設(shè)置噴射泵(4)，噴射泵(4)上端進(jìn)酸口采用連接管與循環(huán)泵I (7)和脫砷反應(yīng)器(I)底部的出酸口循環(huán)連接，噴射泵(4)上端進(jìn)氣口采用連接管另與脫氣塔(11)上部的H2S出氣口(9)連接，噴射泵(4)下端出液口設(shè)置高于脫砷磷酸液面；所述的循環(huán)泵II (13)的進(jìn)酸口采用連接管與脫氣塔(11)底部的出酸口連接，循環(huán)泵II (13)的出酸口采用連接管與脫氣塔(11)頂部填料層(10)上的噴淋頭連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種食品級磷酸的生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的脫砷反應(yīng)器(I)頂部另設(shè)置P2S5投料口( 2 )和工業(yè)磷酸進(jìn)口( 3 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種食品級磷酸的生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的空氣凈化器(12 )設(shè)置于脫氣塔(11)的填料層(10 )和磷酸液面之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種食品級磷酸的生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的板式過濾機(jī)(8)采用連接管與脫氣塔(11)中部的噴淋頭連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種食品級磷酸的生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的成品罐(14)頂部設(shè)置進(jìn)酸口，成品罐(14)底部設(shè)置出酸口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1成5所述的一種食品級磷酸的生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的進(jìn)酸口和出酸口分別設(shè)置法蘭和閥門。
7.根據(jù)權(quán)利要求1成4成6所述的一種食品級磷酸的生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的脫砷反應(yīng)器(I)、噴射泵(4)、循環(huán)泵I (7)、板式過濾機(jī)(8)、脫氣塔(11)、循環(huán)泵II (13)、成品罐(14)、法蘭及連接管道中的一種以上采用316L或304不銹鋼材料制作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種食品級磷酸的生產(chǎn)裝置，其特征在于所述填料層(10)采用塑料拉西環(huán)、不銹鋼拉西環(huán)和陶瓷拉西環(huán)中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種食品級磷酸的生產(chǎn)裝置，主要設(shè)置脫砷反應(yīng)器、噴射泵、循環(huán)泵Ⅰ、板式過濾機(jī)、脫氣塔、空氣凈化器、循環(huán)泵Ⅱ和成品罐；噴射泵、脫砷反應(yīng)器、循環(huán)泵、板式過濾機(jī)、脫氣塔、循環(huán)泵Ⅱ和成品罐依次連接；噴射泵設(shè)置脫砷反應(yīng)器部頂，并分別與H2S出氣口和循環(huán)泵Ⅰ連接；本裝置循環(huán)泵Ⅰ將工業(yè)磷酸輸送至噴射泵，噴射泵將脫氣塔的硫化氫氣體吸入并充分反應(yīng)，再噴灑于脫砷磷酸液面繼續(xù)反應(yīng)，脫砷完后的磷酸經(jīng)過濾去砷渣后輸送至脫氣塔；脫砷磷酸經(jīng)循環(huán)泵Ⅱ輸送至填料層，與凈化空氣逆流接觸，脫除的硫化氫由噴射泵回收利用，減少了P2S5脫砷劑的用量，縮短了反應(yīng)時(shí)間，避免二次污染，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益。
文檔編號C01B25/234GK103011106SQ20121057986
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者林軍, 吳小海, 馬釗松, 徐紹學(xué), 黃新興, 王文營, 彭艷霞, 羅培榮, 蘇杰文 申請人:廣西明利化工有限公司