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1、提高湿法磷酸单级浓缩产量的工艺技术摘 要：通过分析磷酸浓缩过程中影响产量的关键因素，采取有效的工艺改 进来提高产量。关键词：湿法磷酸 浓缩 提高产量磷酸浓缩是湿法磷酸生产高浓度磷肥的一个重要工序，现国内大多数浓缩装 置采用的是技术较成熟的典型强制循环真空蒸发流程。其单套装置能力已达到 150kt/a,需要用大型传热设备对磷酸进行加热和对二次蒸汽进行冷凝。随着磷矿 的贫瘠化日趋严重，提高稀酸浓度将越来越难。下面就以云南三环中化化肥有限 公司（以下简称三环中化）150kt/a浓缩装置为例，来阐述提高浓缩产量的工艺 技术。一、影响磷酸浓缩产量的控制因素1闪蒸室压力和磷酸温度三环中化成品磷酸的浓度一般
2、控制在46%47%。在常压下，其沸点约为 120C，由于受到闪蒸室内衬胶板对温度的限制，需采用真空操作来降低磷酸溶 液的沸点。80C时，46%47%磷酸的蒸汽压约为15kPa （绝压），也就是说，必 须保证闪蒸室绝压小于等于15kPa时，磷酸溶液才会沸腾。2. 磷酸浓缩提供的热量磷酸浓缩过程就是把稀磷酸中的水分蒸发浓缩成浓磷酸，因此装置能提供的 最大热量和对二次蒸汽的冷凝能力决定了装置的磷酸浓缩产量。在后系统二次蒸 汽冷凝、真空管道气体流量及氟吸收的阻力降等因素能保证在可操作的真空度下 移走闪蒸室的蒸发气体，怎样控制以保证换热器的最佳传热效率，达到换热器的 最大传热负荷也是影响磷酸浓缩产量的因
3、素。三环中化150kt/a磷酸浓缩装置采购的列管式石墨换热器，热负荷为 1.21x108kJ/h；提供的参数中，磷酸循环量为12000m3/h，管内磷酸流速为2.75 m/s。当装置需要提高产量时，可采用提高循环磷酸温差的手段来实现。3循环冷水量及水温磷酸浓缩过程的真空度主要来自于大气冷凝器冷却水对二次蒸汽的冷凝和 真空泵对不凝性气体的移出。云南三环中化化肥有限公司的15万吨P2O5/年磷 酸浓缩装置，二次蒸汽从闪蒸室出来后，温度约为65C，到了第一、二氟吸收 塔后，第一、二氟吸收塔的氟吸收循环液温度约为3538C；此时，二次蒸汽 为了消除的过热状态，还会蒸发一部分水，最终到大气冷凝器的时候，
4、二次蒸汽 的温度已经降低到约38Co 26% P2O5稀磷酸浓缩至4647%浓磷酸，每小时生产27.78吨P2O5，蒸发水量可近似为全部进入大气冷凝器，水蒸汽量为： 27780m0.26-27780m0.47=47739.77kg/h可近似看作全部为水蒸汽，约38C,用循环冷却水进行冷凝为水。在12kPa 时，65 C时水蒸气的蒸发潜热为560.2 kcal/kg ,放热量为： Q=47739.77x560.2=26743819.64kcal/h冷却水按8C温升，lkg水升高1C需lkcal热量，估算冷却水量为：G=26743819.64 + 8 + l=3342977.46kg/ho3343
5、m3/（h1）根据以上计算，3千多方的循环冷却水要很好的和气相接触，必须有大的、 效率高的大气冷凝器，以保证汽、液充分接触。而为了保证冷凝效果，一般应控 制进大气冷凝器的循环水温度在26C以下。二、提高磷酸浓缩产量的工艺技术1适当提高闪蒸室的绝压及磷酸温度以往一般认为，闪蒸室的绝压控制在713kPa，磷酸温度在78C左右较为 合适。但是，较低的闪蒸室绝压及磷酸温度不利于水分的蒸发，至使浓缩发挥不 到最大的负荷，影响磷酸浓缩的产量。下表为石墨换热器的相关数据：从上表可得，在石墨换热器室压允许的情况下（一般为设计压力的一半）， 可加大向石墨换热器的供汽量，提高石墨换热器的温升，从而保证换热器的最佳
6、 传热效率，达到换热器的最大传热负荷，以提高磷酸浓缩产量。2改进浓缩氟吸改系统浓缩氟吸收系统第一氟吸收塔，第二氟吸收塔、管道喷淋装置由于介质特性 （硅胶），管道容易造成堵塞，如果加大喷淋量，虽能保证氟吸收效果，但由于 循环量增大，蒸发量也会变大，加大对大气冷凝器的冷凝及喷射泵的抽气压力。 如超过了设计的最大能力，会出现喷射泵异响（喘而响），大气冷凝器出口管温 度偏高（最高可达到100C左右），最终影响闪蒸室的绝压，进而影响浓缩的产 量。因此，对浓缩氟吸收改造是必要的，最大限度地发挥浓缩装置能力。三环中 化自试车以来先后对氟吸收系统做了如下技改。2.1第一氟吸收塔，第二氟吸收塔的外环形大管的材质
7、改为轻便、耐用的钢 骨架塑料复合管（DN250），并把管道形状由环形改为八边形，便于拆装、清理；2.2由于塔内存在较高浓度的含氟气体，腐蚀性很强。因此，将喷头连接方 式改为焊接与螺纹结合的方式并将螺旋式的老式喷头改成新型的防堵喷头；2.3核算管道喷淋量，对管道喷淋装置的喷头口径及喷淋流程进行改进，实 现根据装置负荷适时调整循环量及系统绝压；2.4根据核算出的喷淋量，对氟吸收循环泵的叶轮进行改型，充分利用二硫 化钼锂基脂的特点，结合生产中泵的转速、负荷高、轴承箱温度高等因素，将润 滑油改为润滑脂，同时在轴承箱后端盖增设加油孔，解决泵运行中的加油问题也 降低轴承箱温度。.2.5对第二氟吸收塔内的除
8、沫器进行技改技改前：技改后：通过技改取得较好的效果：1. 副产氟硅酸率为50kg/tP2O5 ；循环水水质：氟含量500mg/L，磷含量 500mg/Lo2. 闪蒸室绝压由技改前的15KPa左右下降至13KPa左右，二氟进出口压差 由78KPa下降至56KPa，3. 稀酸加入酸在稀酸浓度基本相同的情况下，每小时加多加5m3。较好地解决了系统绝压与氟吸收效果的问题。三、控制好循环冷却水量及水温由于闪蒸室出来的所有热量，除氟吸收后氟硅酸带出小部分热量外，全部都 进入冷却水系统。因此，控制好循环冷却水量及水温就很重要。由于，循环冷却 水量在设备正常运行的情况下基本都能保证。因此，着重分析循环冷却水水
9、温。从（1）式结果可知，要保证3千多方的循环冷却水要很好的和气相接触， 必须有大的、效率高的大气冷凝器，以保证汽、液充分接触。而为了保证冷凝效 果，冷却水的温度不能太高，一般应控制进大气冷凝器的循环水温度在26C以 下。为使循环水温度控制在26C以下，可采取以下措施：1改进冷凝洗涤方式，由过去的隔板分层冷凝洗涤改为分层环形喷淋；2采用新型特制的防堵喷头，确保冷凝洗涤效果；3改进冷却塔塔内的喷头，确保冷却效果；4冷却塔填料采用高性能的PP材质点滴填料，可防止循环水析出黏性结晶 体堵塞，保证换热面积。通过以上改进，在三环中化150kt/a浓缩装置中，现循环冷却水温可控制在 2124 C，为提高磷酸
10、浓缩产量提供了有力保证。四、结语综上所述，同一装置磷酸浓缩产量是可以通过过程的控制而改变的。在浓缩 过程中，通过认真分析与总结装置的各项数据，采取有效的工艺改进，优化工艺 参数，可提高磷酸浓缩产量。参考文献1 化学工业部建设协调司、化工部硫酸和磷肥设计技术中心编，磷酸 磷 铵重钙技术与设计手册2 云南三环中化化肥有限公司，磷酸厂浓缩工艺员台帐吴初国.我国磷矿资源与磷肥工业的可持续发展.化肥工业.2002, 29 (24)： 19 214 谢为杰.化肥工业大全.1990.化学工业出版社.5 张允湘.磷肥及复合肥料工艺学.2008.化学工业出版社.徐刚.最新磷化工工艺技术手册.2005.中国知识出版社.
