一种超纯磷酸制备水合塔的制作方法

本发明属于高纯磷酸制备装置领域，具体为一种超纯磷酸制备水合塔。

背景技术：

1、电子级超纯磷酸广泛应用于半导体、微电子等高新技术领域，对金属离子杂质含量、产品洁净度提出极其严苛的指标要求，热法制备工艺中，液态黄磷经喷枪雾化后在水合塔内部燃烧生成五氧化二磷气体，五氧化二磷与水接触发生水合反应生成磷酸，水合塔作为核心反应设备，既要实现五氧化二磷高效水合吸收，又要避免设备腐蚀引入金属杂质，同时还需要耐受黄磷燃烧产生的高温工况，则需要对其塔体进行降温与保护。

2、而现有技术中如公开号为cn222342902u的中国专利公开了一种内壁冷却式水合塔，包括塔体、水冷机构和喷头，喷头与循环池连接；塔体内顶部同轴设有溢流堰；溢流堰为环形，其设于塔体内壁上，其流出的液体沿塔体的内壁向下流动，其与循环池连接。塔体包括竖向设置的直筒部和直筒部顶部同轴设置的膨大部，直筒部和膨大部的外壁上均设有水冷机构；直筒部为圆筒状，其顶端敞口；膨大部的直径较直筒部的直径大，其底端敞口，其底部为上大下小的圆锥筒；圆锥筒的下端固定在直筒部的上部外侧；直筒部的上部向上伸入膨大部内，其上部与圆锥筒围成溢流堰，其顶端为齿状结构。溢流堰流出的液体沿塔体的内壁向下流动，旨在提升水合效果并对塔体的内壁进行冷却。

3、但上述专利依旧存在以下缺点：

4、1、根据上述专利的描述，上述专利的塔体采用金属材质制成，黄磷燃烧形成的高温环境加之磷酸介质强腐蚀性，金属塔壁会持续被腐蚀，腐蚀析出的铁、铬、镍等金属离子直接混入磷酸反应液中，造成磷酸产品纯度受到影响，无法满足电子级超纯磷酸的生产指标。

5、2、而若单纯在塔体内部设置耐腐蚀的衬里结构，若衬里层缺少连续均匀的冷却水层保护，衬里局部温度超限，极易出现起泡、鼓包、变形，严重时会发生衬里从塔节内壁剥离脱落的故障，丧失防腐隔离作用，造成设备失效与产品污染风险。

6、3、在黄磷燃烧时，塔体中存在与燃烧位置较为接近的区域，而该区域需要着重进行降温防护，上述专利中设置水层均匀向下溢流，无法针对特定区域进行降温保护。

技术实现思路

1、本发明为了克服现有技术的不足，解决的技术问题是，本技术通过在塔节内壁设置耐腐蚀材质的衬里层，将金属材质的塔节与水合塔内部反应空间进行隔离，有效提高水合塔自身耐腐蚀能力，同时有效避免在黄磷燃烧以及磷酸环境中反应而影响磷酸溶液的纯度，本技术通过设置围堰部件，在衬里层表面形成均匀的水层不断冲刷流动，则能够在实现充分吸收五氧化二磷制备磷酸的同时，对衬里层进行均匀有效的降温作用，亦起到保护衬里层进而保证本装置能够长期稳定制备高纯磷酸，本技术通过设置倾斜的导流道，使得水流在靠近黄磷燃烧位置处留存较长时间，并使得此处形成的水层厚度提高，从而着重针对黄磷燃烧位置附近的衬里层进行保护，提高保护效果，通过设置转盘与叶片，能够在水合塔内形成上下循环的气流，进而利用气流循环使燃烧后产生的五氧化二磷能够更加充分地与衬里层表面流动的水层接触并溶解，提高磷酸制备的效率，且本方案无需在塔体内壁开设孔洞设置喷头，保证衬里层内壁光滑连续，保证衬里层上水层的连续性，提高保护与吸收效果。

2、本发明为了实现上述目的，提供如下技术方案：一种超纯磷酸制备水合塔，包括：

3、水合塔与集水箱，所述水合塔与集水箱之间通过管组连接，所述水合塔主体由多个塔节拼接而成，所述塔节顶部与底部分别设置有顶盖和底盖，顶盖处设置有伸入水合塔内的黄磷喷枪；

4、其中，各个所述塔节内壁包覆设置有耐腐蚀的衬里层，所述顶盖内壁处设置有用以在衬里层表面形成均匀水层的围堰部件，所述底盖内设置有喷洒部件。

5、进一步的，各个所述塔节内的衬里层之间相互拼接对合，各个所述衬里层拼接后形成上宽下窄的锥面内壁。

6、进一步的，每个所述塔节端面上开设有连接槽，每个所述衬里层与对应的连接槽紧密嵌合，每个所述衬里层底边设置有能够搭扣在下一个衬里层内壁上的裙边，所述裙边外侧边缘呈锥面与衬里层拼接对合。

7、进一步的，所述围堰部件上方设置有冷凝体呈倒锥体的，所述黄磷喷枪固定连接于冷凝体中心处，所述冷凝体中心位于黄磷喷枪的安装位置处设置有向上的凹陷，所述顶盖与冷凝体之间设置有套设于黄磷喷枪管路外侧的支撑管。

8、进一步的，所述围堰部件包括围堰圈，所述围堰圈与顶盖内壁之间形成环形的水腔，所述顶盖一侧处设置有与水腔连通的注水口，所述围堰圈内环面上均匀开设有多个与水腔连通的导流道，每个所述导流道的开口倾斜向下，每个所述导流道的开口切向于衬里层内壁设置。

9、进一步的，所述底盖内设置有转盘，所述转盘中心顶端固定连接有喷头，所述转盘上表面设置有叶片，所述转盘底部固定设置有自底盖底部穿过的转轴，所述转轴中空并与喷头连通，所述底盖的最低点偏离于转轴并设置有集水口，所述转盘与顶盖之间留存有间隙。

10、进一步的，所述水合塔外侧设置有支架，所述转轴伸出底盖的一端固定连接有从动轮，所述支架上位于从动轮一侧处固定连接有电机，所述电机的动力输出端传动连接有主动轮，所述主动轮与从动轮之间传动连接有传动带。

11、进一步的，所述集水箱顶部与集水口之间设置有集水管，所述集水管上连通设置有第二泵机，所述集水箱一侧连通设置有第一泵机，所述第一泵机的输出端连接设置有分配阀，所述分配阀两输出端分别连接有下注水管与上注水管，所述下注水管远离分配阀的一端与转轴底端转动连通，所述上注水管远离分配阀的一端与注水口连通。

12、进一步的，所述集水箱顶端开设有进液口，所述集水箱底端开设有排液口，所述顶盖一侧开设有通气口，所述冷凝体上开设有贯通的连通孔，所述集水箱顶端连接有通气管，所述通气管与通气口连通设置。

13、进一步的，所述底盖、冷凝体以及围堰圈内壁均设置有耐腐蚀的涂层，该所述涂层与衬里层材质相同。

14、综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

15、（1）而本技术通过在塔节内壁设置耐腐蚀材质的衬里层，将金属材质的塔节与水合塔内部反应空间进行隔离，有效提高水合塔自身耐腐蚀能力，同时有效避免在黄磷燃烧以及磷酸环境中反应而影响磷酸溶液的纯度。

16、（2）本技术通过设置围堰部件，在衬里层表面形成均匀的水层不断冲刷流动，则能够在实现充分吸收五氧化二磷制备磷酸的同时，对衬里层进行均匀有效的降温作用，亦起到保护衬里层进而保证本装置能够长期稳定制备高纯磷酸。

17、（3）本技术通过设置倾斜的导流道，使得水流在靠近黄磷燃烧位置处留存较长时间，并使得此处形成的水层厚度提高，从而着重针对黄磷燃烧位置附近的衬里层进行保护，提高保护效果。

18、（4）通过设置转盘与叶片，能够在水合塔内形成上下循环的气流，进而利用气流循环使燃烧后产生的五氧化二磷能够更加充分地与衬里层表面流动的水层接触并溶解，提高磷酸制备的效率，且本方案无需在塔体内壁开设孔洞设置喷头，保证衬里层内壁光滑连续，保证衬里层上水层的连续性，提高保护与吸收效果。