高效分散型文丘里引射反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高效分散型文丘里引射反应器，属于液一液两相流混合反应设备，用于黄磷脱砷系统中杂质砷的去除。
【背景技术】
[0002]黄磷是众多含磷化合物的基本原料，在基础性工业原料中起着重要作用，由含磷化合物生产制备出来的相关产品及其衍生品在国内和世界范围内的很多领域中都发挥着不可或缺的重要作用。通常，工业黄磷的杂质含有砷、硫、铁、铅、铝、有机物(俗称油分)和碳化物等，特别是砷的含量一般都在10ppm以上，有的甚至高达300?400ppm，砷含量过多会影响黄磷产品的应用范围，同时对含磷精细化工产品的品质和质量造成不同程度的影响。在诸多杂质成分中，与磷同属一个主族的元素砷脱除存在较大困难。
[0003]通常，黄磷脱砷工艺是利用机械搅拌器将黄磷与氧化性介质(如经过预先配制的一定浓度的双氧水)搅拌混合，进而使两者发生氧化还原反应，将杂质元素转变为溶于氧化性溶剂的化合物，达到除杂的效果。利用机械搅拌器最大的不足之处在于整个流程中存在运动部件，包括连接搅拌桨的轴、轴承、减速器等，每一个部件都会发生不同程度的磨损，并且过程需要电机驱动，需要外部给予电能。另一方面，使用搅拌器有可能会出现打漩现象和圆柱状回转区，这样的结果会导致搅拌效率严重降低。并且，由于搅拌速度的限制，黄磷的分散程度无法保证。在实际应用过程中，小规模实验中的搅拌效果良好，但是，在考虑设备的放大设计时则面临诸多问题。
[0004]针对黄磷脱砷这一特定的工艺系统，基于文丘里两相射流混合技术，首次将文丘里引射反应器引入黄磷脱砷系统，结合分相器的工作原理，设计出一套可连续不间断操作的黄磷脱砷系统。
[0005]高效分散型文丘里引射反应器的关键尺寸在于喷嘴的出口直径、喉管直径和长度。在同样的工作流量条件下，喷嘴的出口直径越小，最大出流速度越大，则设备内的压力降越大，高速射流造成的卷吸作用和紊动扩散作用越强烈，分散效果越好。
[0006]因此，针对传统搅拌除杂工艺的局限性，合理设计和应用文丘里引射反应器，并在黄磷脱砷系统中充分应用自动控温、加料调节技术，可以保证反应器能够连续操作、并且在安全、稳定、高效的条件下运行。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有搅拌反应技术放大设计的不足，提供一种结构合理、高效稳定、自动化程度高、处理效果好的高效分散型文丘里引射反应器。
[0008]本发明的技术方案如下:
[0009]一种用于黄磷脱砷的高效分散型文丘里引射反应器，包括高速射流喷嘴、文丘里设备和保温夹套；高速射流喷嘴和文丘里设备连接端通过非标法兰和文丘里法兰进行连接和密封；保温夹套有文丘里保温夹套和引流管保温夹套，文丘里保温夹套上设置有文丘里段热蒸汽进出口管；引流管保温夹套上设置有引流管段热蒸汽进出口管，引流管保温夹套内设置有翅片管。
[0010]所述的高速射流喷嘴包括螺纹段、凸台段和收缩段，螺纹段与非标法兰通过螺纹连接起来，由锁紧螺母实现喷嘴的自锁固定。
[0011]所述的文丘里设备依次设置有接管段、收缩段、喉管段和扩散段；在接管段上设置有吸入管。
[0012]文丘里引射反应器的高速射流喷嘴与文丘里筒体设备的中心线保持同轴心。
[0013]吸入管与黄磷脱砷系统内的分相器底端相连。
[0014]具体说明如下:
[0015]一种用于黄磷脱砷的高效分散型文丘里引射反应器，高效分散型文丘里引射反应器由高速射流喷嘴7、文丘里设备5和保温夹套组成；高速射流喷嘴7包括螺纹段26、凸台段27和收缩段28，并与非标法兰3通过螺纹连接起来，通过锁紧螺母6实现喷嘴的自锁固定；文丘里设备5包括接管段22、收缩段23、喉管段24和扩散段25 ;高速射流喷嘴7和文丘里设备5通过非标法兰3和文丘里法兰4进行连接和密封；保温夹套有文丘里保温夹套9和引流管保温夹套14两部分，分别设置有文丘里段热蒸汽进出口管8和引流管段热蒸汽进出口管13，引流管保温夹套14内加入翅片管17强化传热，以便维持设备处于合适的温度下工作；所有的螺纹连接件都是标准件，无需自行设计制造。
[0016]高效分散型文丘里引射反应器的高速射流喷嘴需要与文丘里筒体设备的中心线应该保证较高的一致性，以保证高速射流的双氧水能够充分卷吸黄磷。高速射流喷嘴通过螺纹连接在非标法兰上，并且通过螺母进行自锁固定，保证射流工作中的稳定。引入翅片管，能够强化传热，大大提高换热效率，保证特殊环境中对传热的较高要求，保证设备在需要的温度下进行工作。
[0017]本发明的高速射流喷嘴7可以拆卸，故能够根据实际需要进行更换，实现结构优化的功能。
[0018]吸入管18与黄磷脱砷系统内的分相器21底端相连，以便吸入管18将因密度较大而积聚于分相器21底部的黄磷吸入反应器参与混合反应。
[0019]在循环泵20的驱动下，因密度较小分布在分相器21顶部的工作流体双氧水通过双氧水进液管I流入喷嘴，并由高速射流喷嘴7排出。
[0020]经过混合反应后的混合流体从引流管16排出，并从切向流入分相器21，保证分相器21进行旋流作用分离双氧水和黄磷。
[0021]内部翅片管17可以在保证传热要求的前提下，对混合液体起到一定的引流作用。
[0022]本发明有以下优点:
[0023]由于本发明没有任何旋转或运动结构，因而在结构组成上比较简单，制造相对容易，工作运行稳定，后期维护简单，密封性能突出，在实际应用中都表现出明显的优越性。
[0024]相对于传统的搅拌反应设备，文丘里引射反应器在高速射流中获得的负压区可以进行调节，能够控制吸入的黄磷量，保证混合反应的充分性。通过喷嘴得到的高速射流所引起的卷吸作用和紊流扩散作用在对黄磷的分散上起到了重要的作用，通过强烈的湍流能使黄磷充分细化，保证其与双氧水充分接触混合反应，提升脱砷效果。
[0025]根据分散要求和效率要求，可以更换不同出口直径尺寸的高速射流喷嘴，以达到不同的分散混合反应效果。
[0026]强化传热翅片管的引入，一方面能够增大换热管的传热面积，提高换热效率，保证特殊环境中对传热的较高要求，保证设备在需要的温度下进行工作；另一方面增大湍流程度和分散作用，促进黄磷和双氧水的充分混合反应，提高脱砷效果。
【附图说明】
[0027]图1为本高效分散型文丘里引射反应器的主视图；
[0028]图2为黄磷脱砷系统的工艺流程简图；
[0029]图3为文丘里引射反应器内文丘里设备示意图；
[0030]图4为文丘里引射反应器内喷嘴的示意图；
[0031]图5为文丘里引射反应器内非标法兰的示意图。
[0032]其中:I一双氧水进液管，2—进液管法兰，3—非标法兰，4一文丘里法兰，5—文丘里设备，6—锁紧螺母，7—高速射流喷嘴，8—文丘里段热蒸汽进出口管，9一文丘里保温夹套，10—扩散段管法兰，11一翅片管与引流管16连接处，12—环