用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置及设备的制作方法

1.本实用新型涉及精制磷酸蒸发浓缩的技术领域，特别是涉及一种用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置及设备。


背景技术：

2.随着国家对新能源电池行业的大力支持，锂电材料作为新能源汽车和电池储能核心动力电池材料，将在新能源产业化中发挥极其重要的作用。作为锂电池的二代产品，磷酸铁锂本身独特稳定的物理性能，契合电池本身的安全性。
3.磷酸是精制磷酸的生产前工序，而只有精制磷酸才能用来生产磷酸铁锂。随着磷化工的不断发展，单套装置规模不断扩能，作为精制磷酸所用的浓缩工艺装置单套也在不断扩能。精制磷酸生产过程中浓缩工序是必不可少的一步，现有的浓缩技术是蒸发室与换热器利用循环管相连，在真空度-75kpa～-85kpa的环境下强制循环，利用蒸汽对浓缩装置换热器进行分级蒸馏，将精制磷酸中的水分蒸发出来得到浓缩后的精制磷酸。
4.然而，采用传统的升膜强制循环工艺装置存在蒸汽利用率较低，即造成蒸汽消耗较大。此外，精制磷酸的生产成本与蒸汽消耗直接挂钩，而且升膜强制循环工艺装置的设备尺寸较大，配套装置制作安装成本较高，如此使精制磷酸的生产成本较高。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种蒸气利用率较高且生产成本较低的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置及设备。
6.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
7.一种用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置，包括：
8.蒸发器，开设有出气口、收容腔及进料口，所述出气口及所述进料口均与所述收容腔连通，所述蒸发器的底部开设有与所述收容腔连通的出料口；
9.上管板，位于所述收容腔内并与所述蒸发器连接，使所述上管板与所述蒸发器共同围成浓缩腔；
10.造膜器，设置于所述上管板上，且所述造膜器位于所述浓缩腔内，所述造膜器的外周壁开设有斜口槽，所述造膜器内形成有与所述斜口槽连通的贯穿孔；
11.换热管，与所述贯穿孔连通；
12.液体均布器，位于所述浓缩腔内，且所述液体均布器罩设于所述造膜器，所述液体均布器邻近所述进料口设置。
13.在其他一些实施例中，所述斜口槽所在的斜面与所述造膜器的径向存在预设斜角。
14.在其他一些实施例中，所述预设斜角为2
°
～10
°
。
15.在其他一些实施例中，所述斜口槽的数目为多个，多个所述斜口槽沿所述造膜器的周向间隔分布；及/或，
16.所述造膜器及所述液体均布器的数目均为多个，多个所述造膜器间隔设置，多个所述液体均布器分别与多个所述造膜器的贯穿孔一一对应连通。
17.在其他一些实施例中，所述斜口槽的底壁形成有预设直径的引导弧面。
18.在其他一些实施例中，所述预设直径为45mm～55mm。
19.在其他一些实施例中，所述上管板开设有相连通的第一安装孔及第二安装孔，所述造膜器的一端位于所述第一安装孔内并与所述上管板连接，所述换热管的一端位于所述第二安装孔内并与所述上管板连接，所述造膜器与所述换热管抵接。
20.在其他一些实施例中，所述第一安装孔的内径小于所述第二安装孔的内径。
21.在其他一些实施例中，降膜蒸发浓缩装置还包括固定板，所述固定板位于所述收容腔内并与所述换热管连接。
22.一种用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩设备，包括上述任一实施例所述的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置，所述降膜蒸发浓缩装置的数目至少为两个，前一级效所述的降膜蒸发浓缩装置的出料口分别连通于相应的换热器的进料端及邻近的所述降膜蒸发浓缩装置的进料端，所述进料口用于连通于所述相应的换热器的出料端。
23.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：
24.1、上述的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置，由于造膜器的外周壁开设有斜口槽，造膜器内形成有与斜口槽连通的贯穿孔，精制磷酸通过进料口流入收容腔内，进入收容腔内的精制磷酸经过液体均布器再流入斜口槽内，使精制磷酸斜向流入贯穿孔内并沿着造膜器的延伸方向螺旋向下流入换热管内，使精制磷酸在造膜器的内壁流动过程中能够形成一层均匀厚度的液体薄膜，如此使流入换热管的精制磷酸能够充分地与内部流动的蒸气进行换热，提高了精制磷酸的换热速率，且换热过程中产生的蒸气可通过贯穿孔蒸发溢出，最终通过出气口流出，达到提升磷酸浓度的目的，同时通过贯穿孔溢出的蒸气可对后接触的精制磷酸进行加热，充分利用了热量，相比于传统的强制循环的蒸发面仅仅是蒸发室的横截面，而上述的降膜蒸发浓缩装置的蒸发面却是整个换热器的换热面积加蒸发器的横截面，提高了精制磷酸的蒸发速率，进而降低了蒸汽消耗，也就是说，在同样蒸发速率的条件下，降膜蒸发浓缩装置的体积较小，降低了精制磷酸的生产成本；
25.2、上述的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置，蒸发器的底部的出料口可连通于相应的换热器的进料端及邻近的降膜蒸发浓缩装置的进料端，使精制磷酸一部分循环流回相应的换热器的进料端，另一部分流入邻近的降膜蒸发浓缩装置即下一级效的换热器的进料端，以进行下一级效的蒸发浓缩。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
27.图1为一实施例的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩设备的示意图；
28.图2为图1所示的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩设备的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置的示意图；
29.图3为图2所示的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置的造膜器在流入精制磷酸的示意图；
30.图4为图3所示造膜器的立体示意图；
31.图5为图4所示造膜器的剖视图。
具体实施方式
32.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
33.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
34.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
35.如图1所示，一实施例的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩设备10包括至少两个用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置100，以形成至少两个级效的降膜蒸发浓缩装置100。
36.如图1至图3所示，在其中一个实施例中，用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置100包括蒸发器110、上管板120、造膜器130、换热管140以及液体均布器150。其中，蒸发器110开设有出气口102、收容腔104及进料口106，出气口102及进料口106均与收容腔104连通。蒸发器110的底部开设有与收容腔104连通的出料口108，出料口108用于连通于相应的换热器160的进料端及邻近的降膜蒸发浓缩装置100的换热器160的进料端，即前一级效的降膜蒸发浓缩装置100的出料口108分别连通于相应的换热器160的进料端及邻近级效的降膜蒸发浓缩装置100的换热器160的进料端，亦即是，前一级效的降膜蒸发浓缩装置100的出料口108分别连通于相应的换热器160的进料端及后一级效的降膜蒸发浓缩装置100的换热器160的进料端。进料口106用于连通于相应的换热器160的出料端。进料口106用于连通于相应的换热器160的出料端。在本实施例中，同一级效的降膜蒸发浓缩装置100包括换热器160及蒸发器110，同一级效的降膜蒸发浓缩装置100的换热器160及蒸发器110位于同一级效，即同一级效的降膜蒸发浓缩装置100的换热器160与相应的蒸发器110位于同一级效。
37.如图1至图3所示，在其中一个实施例中，上管板120位于收容腔104内并与蒸发器110连接，使上管板120与蒸发器110共同围成浓缩腔112。造膜器130设置于上管板120上，且造膜器130位于浓缩腔112内。同时参见图4，造膜器130的外周壁开设有斜口槽132，造膜器130内形成有与斜口槽132连通的贯穿孔134。换热管140与贯穿孔134连通。液体均布器150位于浓缩腔112内，且液体均布器150罩设于造膜器130，液体均布器150邻近进料口106设置，使精制磷酸经进料口106能够流经液体均布器150，如图3所示，箭头20的指向为精制磷酸50的流向，箭头30的指向为蒸气的流向。
38.上述的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置100，由于造膜器130的外周壁开设有斜口槽132，造膜器130内形成有与斜口槽132连通的贯穿孔134，精制磷酸通过进料口106流入收容腔104内，进入收容腔104内的精制磷酸经过液体均布器150再流入斜口槽132内，使精制磷酸斜向流入贯穿孔134内并沿着造膜器130的延伸方向螺旋向下流入换热管140内，使精制磷酸在造膜器130的内壁流动过程中能够形成一层均匀厚度的液体薄膜，如此使流入换热管的精制磷酸能够充分地与内部流动的蒸气进行换热，提高了精制磷酸的换热速率，且换热过程中产生的蒸气可通过贯穿孔134蒸发溢出，最终通过出气口102流出，达到提升磷酸浓度的目的，同时通过贯穿孔134溢出的蒸气可对后接触的精制磷酸进行加热，充分利用了热量，相比于传统的强制循环的蒸发面仅仅是蒸发室的横截面，而上述的降膜蒸发浓缩装置100的蒸发面却是整个换热器160的换热面积加蒸发器110的横截面，提高了精制磷酸的蒸发速率，进而降低了蒸汽消耗，也就是说，在同样蒸发速率的条件下，降膜蒸发浓缩装置100的体积较小，降低了精制磷酸的生产成本；上述的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置100，蒸发器110的底部的出料口108连通于相应的换热器160的进料端及邻近的降膜蒸发浓缩装置100的换热器160的进料端，使精制磷酸一部分循环流回相应的换热器160的进料端，另一部分流入邻近的降膜蒸发浓缩装置100即下一级效的换热器160的进料端，以进行下一级效的蒸发浓缩，如此不仅使同一级效的蒸发器110内的精制磷酸能够可靠地得到浓缩蒸发，而且使精制磷酸能够流入下一级效的蒸发器110内进行层层蒸发浓缩。在本实施例中，换热管140位于换热器160的下方并与换热器160的一端连通。
39.如图1所示，在其中一个实施例中，降膜蒸发浓缩装置100的数目为三个，以形成三个级效的降膜蒸发浓缩装置100。前一级效的降膜蒸发浓缩装置100的蒸发器110的出料口108分别连通于相应的换热器160的进料端及后一级效的降膜蒸发浓缩装置100的换热器160的进料端。进料口106用于连通于相应的换热器160的出料端。每一级效的降膜蒸发浓缩装置100的蒸发器110的出气口102与抽真空系统的抽气端连通。
40.在其中一个实施例中，反萃磷酸即32％(其中％为五氧化二磷含量，下同)磷酸经磷酸输送泵输送至三效余热换热器160预热，其余热源于二效及一效降膜蒸发器110的换热管，然后进入三效降膜蒸发器110的上管板，经均布器后，又经造膜器成液膜顺垂直安装的换热管壁旋流至下管箱，的换热管使用二效闪蒸室闪蒸及二效蒸发器110的换热管出来的蒸汽加热，磷酸在此过程中温度升高至80℃～85℃。三效降膜蒸发器110下管箱的44％磷酸经过连通器结构流至三效闪蒸室，三效闪蒸室在真空条件下操作，降低成品酸的蒸发的操作温度，其浓度可闪蒸浓缩到44％磷酸。三效闪蒸室出来的44％磷酸经三效磷酸输送泵进入二效蒸发器110上管箱，经均布器均匀布液后，又经过造膜器成液膜顺换热管旋流至下管箱，的换热管使用蒸汽加热，磷酸温升至95℃～100℃，磷酸浓度可达到54％。磷酸从二效降膜蒸发器110流至二效闪蒸室，二效闪蒸室常压操作。二效闪蒸室闪蒸出的二次蒸汽为三效降膜蒸发器110提供热源。三效二效降膜蒸发浓缩为两条生产线，一效降膜蒸发只需一条生产线。54％磷酸经两台二效输送泵汇总输送至一效降膜蒸发器110均匀布液、造膜及旋流，后到一效闪蒸室内蒸发浓缩至浓度62％，其操作压力为负压。
41.如图4及图5所示，在其他一些实施例中，斜口槽132所在的斜面与造膜器130的径向存在预设斜角，使精制磷酸斜向流入贯穿孔134内并沿着造膜器130的延伸方向螺旋向下流入换热管140内，使精制磷酸在造膜器130的内壁流动过程中能够形成一层均匀厚度的液
体薄膜，如此使流入换热管的精制磷酸能够充分地与内部流动的蒸气进行换热，提高了精制磷酸的换热速率。在本实施例中，预设斜角为2
°
～10
°
。
42.如图4及图5所示，在其他一些实施例中，斜口槽132的数目为多个，多个斜口槽132沿造膜器130的周向间隔分布，使精制磷酸能够快速流入贯穿孔134内。
43.如图2所示，在其他一些实施例中，造膜器130及液体均布器150的数目均为多个，多个造膜器130间隔设置，多个液体均布器150分别与多个造膜器130的贯穿孔134一一对应连通，提高了降膜蒸发浓缩装置100的蒸发效率。
44.如图4及图5所示，在其他一些实施例中，斜口槽132的底壁形成有预设直径的引导弧面1322，使精制磷酸更好地通过斜口槽132流入贯穿孔134内。在本实施例中，预设直径为45mm～55mm，以更好地在造膜器130的内壁流动过程中形成一层均匀厚度的液体薄膜。
45.如图3所示，在其他一些实施例中，上管板120开设有相连通的第一安装孔122及第二安装孔124，造膜器130的一端位于第一安装孔122内并与上管板120连接，换热管140的一端位于第二安装孔124内并与上管板120连接，造膜器130与换热管140抵接，使换热管140的一端更好地与造膜器130的一端抵接并连通，提高了降膜蒸发浓缩装置100的蒸发浓缩性能。在本实施例中，第一安装孔122及第二安装孔124的数目均为多个，造膜器130及液体均布器150的数目均为多个，多个造膜器130间隔设置，多个液体均布器150分别与多个造膜器130的贯穿孔134一一对应连通，每一造膜器130的一端位于第一安装孔122内并与上管板120连接，每一换热管140的一端位于第二安装孔124内并与上管板120连接，多个液体均布器150分别与多个造膜器130的贯穿孔134一一对应连通，提高了降膜蒸发浓缩装置100的蒸发效率。
46.如图3所示，在其他一些实施例中，第一安装孔122的内径小于第二安装孔124的内径，使换热管140的一端更好地与造膜器130的一端抵接并连通。
47.如图2所示，在其他一些实施例中，降膜蒸发浓缩装置100还包括固定板170，固定板170位于收容腔104内并与换热管140连接，使换热管140可靠地安装固定于收容腔104内。在本实施例中，每一换热管140分别安装固定于固定板170及上管板120上。
48.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：
49.1、上述的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置100，由于造膜器130的外周壁开设有斜口槽132，造膜器130内形成有与斜口槽132连通的贯穿孔134，精制磷酸通过进料口106流入收容腔104内，进入收容腔104内的精制磷酸经过液体均布器150再流入斜口槽132内，使精制磷酸斜向流入贯穿孔134内并沿着造膜器130的延伸方向螺旋向下流入换热管140内，使精制磷酸在造膜器130的内壁流动过程中能够形成一层均匀厚度的液体薄膜，如此使流入换热管的精制磷酸能够充分地与内部流动的蒸气进行换热，提高了精制磷酸的换热速率，且换热过程中产生的蒸气可通过贯穿孔134蒸发溢出，最终通过出气口102流出，达到提升磷酸浓度的目的，同时通过贯穿孔134溢出的蒸气可对后接触的精制磷酸进行加热，充分利用了热量，相比于传统的强制循环的蒸发面仅仅是蒸发室的横截面，而上述的降膜蒸发浓缩装置100的蒸发面却是整个换热器160的换热面积加蒸发器110的横截面，提高了精制磷酸的蒸发速率，进而降低了蒸汽消耗，也就是说，在同样蒸发速率的条件下，降膜蒸发浓缩装置100的体积较小，降低了精制磷酸的生产成本；
50.2、上述的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置100，蒸发器110的底部的出料口108
连通于相应的换热器160的进料端及邻近的降膜蒸发浓缩装置100换热器160的进料端，使精制磷酸一部分循环流回相应的换热器160的进料端，另一部分流入邻近的降膜蒸发浓缩装置100即下一级效的换热器160的进料端，以进行下一级效的蒸发浓缩。
51.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置，其特征在于，包括：蒸发器，开设有出气口、收容腔及进料口，所述出气口及所述进料口均与所述收容腔连通，所述蒸发器的底部开设有与所述收容腔连通的出料口；上管板，位于所述收容腔内并与所述蒸发器连接，使所述上管板与所述蒸发器共同围成浓缩腔；造膜器，设置于所述上管板上，且所述造膜器位于所述浓缩腔内，所述造膜器的外周壁开设有斜口槽，所述造膜器内形成有与所述斜口槽连通的贯穿孔；换热管，与所述贯穿孔连通；液体均布器，位于所述浓缩腔内，且所述液体均布器罩设于所述造膜器，所述液体均布器邻近所述进料口设置。2.根据权利要求1所述的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置，其特征在于，所述斜口槽所在的斜面与所述造膜器的径向存在预设斜角。3.根据权利要求2所述的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置，其特征在于，所述预设斜角为2
°
～10
°
。4.根据权利要求1所述的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置，其特征在于，所述斜口槽的数目为多个，多个所述斜口槽沿所述造膜器的周向间隔分布；及/或，所述造膜器及所述液体均布器的数目均为多个，多个所述造膜器间隔设置，多个所述液体均布器分别与多个所述造膜器的贯穿孔一一对应连通。5.根据权利要求1所述的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置，其特征在于，所述斜口槽的底壁形成有预设直径的引导弧面。6.根据权利要求5所述的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置，其特征在于，所述预设直径为45mm～55mm。7.根据权利要求1所述的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置，其特征在于，所述上管板开设有相连通的第一安装孔及第二安装孔，所述造膜器的一端位于所述第一安装孔内并与所述上管板连接，所述换热管的一端位于所述第二安装孔内并与所述上管板连接，所述造膜器与所述换热管抵接。8.根据权利要求7所述的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置，其特征在于，所述第一安装孔的内径小于所述第二安装孔的内径。9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置，其特征在于，还包括固定板，所述固定板位于所述收容腔内并与所述换热管连接。10.一种用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置，所述降膜蒸发浓缩装置的数目至少为两个，前一级效所述的降膜蒸发浓缩装置的出料口分别连通于相应的换热器的进料端及邻近的所述降膜蒸发浓缩装置的进料端，所述进料口用于连通于所述相应的换热器的出料端。

技术总结
本实用新型提供一种用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置及设备。上述的用于精制磷酸的降膜蒸发浓缩装置包括蒸发器、上管板、造膜器、换热管、液体均布器；蒸发器开设有出气口、收容腔及进料口，出气口及进料口均与收容腔连通，蒸发器的底部开设有与收容腔连通的出料口；上管板位于收容腔内并与蒸发器连接，使上管板与蒸发器共同围成浓缩腔；造膜器设置于上管板上，且造膜器位于浓缩腔内。相比于传统的强制循环的蒸发面仅仅是蒸发室的横截面，上述的降膜蒸发浓缩装置的蒸发面却是整个换热器的换热面积加蒸发器的横截面，提高了精制磷酸的蒸发速率。率。率。


技术研发人员：王丁丁 孟玉 李长东 王皓 周晓华
受保护的技术使用者：宜昌邦普循环科技有限公司
技术研发日：2022.12.27
技术公布日：2023/7/12