150 kt/a磷酸一銨生產(chǎn)裝置技改總結(jié)

王 磊

(威海恒邦化工有限公司 山東威海 264501)

150 kt/a磷酸一銨生產(chǎn)裝置技改總結(jié)

王 磊

(威海恒邦化工有限公司 山東威海 264501)

針對國內(nèi)粒狀磷酸一銨產(chǎn)能過剩的現(xiàn)狀，對原有的磷酸一銨生產(chǎn)裝置進行技術(shù)改造，使該裝置具備同時生產(chǎn)粒狀和粉狀磷酸一銨的能力。改造實施后，裝置實現(xiàn)了滿負荷生產(chǎn)，有效降低了產(chǎn)品生產(chǎn)成本。

磷酸一銨；技術(shù)改造；總結(jié)

威海恒邦化工有限公司(以下簡稱恒邦化工公司)是生產(chǎn)液氨、磷復(fù)肥、黃金的大型資源綜合利用企業(yè)，于2010年實施磷石膏綜合利用及產(chǎn)業(yè)升級項目，采用萃取法磷酸和料漿法磷酸銨生產(chǎn)工藝建成120 kt/a二水物濕法萃取磷酸裝置和150 kt/a料漿法磷酸銨裝置各1套，主要產(chǎn)品為顆粒狀磷酸一銨(MAP)，產(chǎn)品規(guī)格w(P2O5)以55%，58%和60%為主。近年來，國內(nèi)磷酸銨總產(chǎn)能嚴重過剩，給磷肥生產(chǎn)企業(yè)帶來很大的銷售壓力。面對嚴峻的市場形勢，恒邦化工公司從市場需求角度出發(fā)，結(jié)合生產(chǎn)裝置的特點，決定在現(xiàn)有硬件設(shè)施的基礎(chǔ)上進行技術(shù)改造，使該裝置具備生產(chǎn)粒狀和粉狀MAP的能力，產(chǎn)品在滿足自有200 kt/a復(fù)合肥生產(chǎn)裝置需求的同時，向其他磷復(fù)肥生產(chǎn)企業(yè)供應(yīng)原料。目前，改造后的裝置開車率達到90%以上，有效解決了恒邦化工公司生產(chǎn)、銷售的瓶頸問題。

1 工藝流程的優(yōu)化

設(shè)計目標：采用投資最少、原有設(shè)計工藝變動最小的設(shè)計方案，實現(xiàn)裝置可同時生產(chǎn)粒狀和粉狀MAP，靈活調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，適應(yīng)市場需求。

根據(jù)原有裝置工藝流程，設(shè)置高效熱風(fēng)機、換熱器、高壓柱塞泵、粉銨塔等設(shè)備；造粒尾氣洗滌系統(tǒng)采用文氏洗滌-復(fù)檔洗滌-噴淋洗滌的設(shè)計方案進行三級洗滌，有效回收粉塵，確保尾氣達標排放。技改后的MAP生產(chǎn)工藝流程見圖1(虛線框內(nèi)為新增設(shè)備)。

從整體來看，原有工藝設(shè)計基本沒有變動，僅是在中和濃縮與尾氣洗滌系統(tǒng)之間增設(shè)料漿副線，使之與原生產(chǎn)粒狀磷酸一銨料漿主線并聯(lián)，以此實現(xiàn)設(shè)計目標。從安裝現(xiàn)場實際情況看，設(shè)備布置緊湊，設(shè)計較為合理，完全可以實現(xiàn)設(shè)計目標。

圖1 技改后的MAP生產(chǎn)工藝流程

2 主要設(shè)備設(shè)計選型

2.1 粉銨塔

粉銨塔與造粒干燥機在生產(chǎn)磷酸一銨中的作用相類似，主要區(qū)別在于造粒干燥機內(nèi)物料與熱風(fēng)進行并流換熱，而粉銨塔內(nèi)是逆流換熱。

磷酸一銨料漿在高壓柱塞泵的作用下自粉銨塔塔頂噴槍呈霧狀噴出，空氣經(jīng)換熱器與熱風(fēng)爐煙道氣換熱后自塔底向上對霧化的磷酸一銨料漿干燥蒸發(fā)，降落至沸騰段的干燥的粉狀磷酸一銨經(jīng)溢流口進入冷卻塔進行降溫，然后由皮帶輸送機送至成品包裝工段進行包裝、儲存或外售。

粉銨塔的設(shè)計選型主要根據(jù)進出口物料組成，通過物料和熱量衡算，得出水分蒸發(fā)量、干燥所需熱量，從而確定塔內(nèi)物料接觸截面直徑、塔高等參數(shù)。經(jīng)計算，本裝置粉銨塔設(shè)計尺寸為Φ9.0 m×36.0 m，塔體采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；選用的風(fēng)帽型號為8-Φ7.0 mm，總計3 520個。從實際運行情況看，粉銨塔設(shè)計合理，可滿足生產(chǎn)要求。

2.2 高效熱風(fēng)機和換熱器

高效熱風(fēng)機和換熱器是對料漿進行干燥蒸發(fā)的主要裝置，風(fēng)機選型不合理或換熱器面積存在偏差，均會直接影響系統(tǒng)熱負荷。入塔熱量過小，易造成產(chǎn)品水分含量超標、結(jié)塊等；入塔熱量過大，雖產(chǎn)品水分含量可控，卻易造成包裝溫度過高，同時也提高了生產(chǎn)成本。因此，高效熱風(fēng)機和換熱器的設(shè)計顯得尤其重要。

結(jié)合當(dāng)前所使用的換熱器運行情況，通過熱量衡算，高效熱風(fēng)機的風(fēng)量宜選擇150 000 m3/h(標態(tài))，配套的電機功率500 kW，風(fēng)機型號G6- 51No15D。換熱器總換熱面積2 000 m2；采用空氣水平進、出，煙道氣頂部進、出的迷宮式結(jié)構(gòu)；換熱器1室主受熱部分材質(zhì)選用20g，2室和3室材質(zhì)選用Q235。從實際運行情況看，產(chǎn)品含水質(zhì)量分數(shù)可控制在1.0%以下，包裝溫度低于45 ℃，有效減輕了產(chǎn)品結(jié)塊現(xiàn)象。

2.3 熱風(fēng)爐和高壓柱塞泵

設(shè)計熱風(fēng)爐熱利用率在0.75～0.85。通過核算，系統(tǒng)需外供熱量在24 283～27 214 MJ/h(5.8×106～6.5×106kcal/h)。恒邦化工公司現(xiàn)有41 868 MJ/h(1.0×107kcal/h)鏈排熱風(fēng)爐，可以滿足生產(chǎn)需求，故對熱風(fēng)爐相關(guān)配置不再進行調(diào)整。

本裝置的設(shè)計產(chǎn)能為150 kt/a，參考現(xiàn)有60 kt/a粉狀磷酸一銨生產(chǎn)系統(tǒng)及粒狀磷酸一銨生產(chǎn)系統(tǒng)運行情況，高壓柱塞泵(三缸泵)定型為3DP27- 8X- 2- 00，運行壓力為8.0 MPa，噴漿量為18～22 m3/h。

2.4 新增主要設(shè)備

技改后新增主要設(shè)備見表1。

表1 技改后新增主要設(shè)備

3 指標控制

3.1 中和度

料漿中和度直接影響磷酸一銨產(chǎn)品的組成、水溶磷含量、氨損失、氟逸出率及料漿黏度等，是中和過程最重要的控制指標。當(dāng)中和反應(yīng)的中和度為1.00時，中和后理論上全部為NH4H2PO4，但根據(jù)溶解度曲線，此時體系的溶解度最小，因此，應(yīng)避免在中和度為1.00下操作。

結(jié)合中和料漿流動性，一般采用強制外環(huán)流的強制中和反應(yīng)器將反應(yīng)中和度控制在1.00～1.05，原料氣氨采用多點加入的方式加入料漿循環(huán)泵的出口，以減輕劇烈的中和反應(yīng)所引起的設(shè)備振動，溫度控制在112～116 ℃。

當(dāng)在一次中和度條件下產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)波動時，或轉(zhuǎn)換至生產(chǎn)粒狀磷酸一銨時，可根據(jù)實際情況對料漿適當(dāng)進行二次中和。料漿二次中和度的控制同樣直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，中和度過低將導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不達標，中和度過高則趨向于生成磷酸二銨。

該裝置的二次中和在二次中和槽內(nèi)進行，加氨方式與傳統(tǒng)的預(yù)中和槽類似，氣氨采用多點切線方式加入，中和槽內(nèi)設(shè)置攪拌器，最終n(NH3):n(H3PO4)在1.05～1.10，溫度控制在100～110 ℃。中和度運行控制參數(shù)如表2所示。

表2 中和度運行控制參數(shù)

3.2 干燥溫度

磷酸一銨料漿干燥過程：高壓柱塞泵將料漿送至粉銨塔頂部,經(jīng)壓力式噴嘴霧化噴出；料漿霧滴在下落過程中與經(jīng)換熱的熱空氣逆流接觸，換熱并蒸發(fā)水分；成形的細顆粒落入塔底的流化床層中進一步干燥，最終成品經(jīng)溢流口進入冷卻塔冷卻，再經(jīng)皮帶輸送機送至成品崗位包裝。

受磷酸一銨和磷酸二銨熔融、分解溫度的限制，粉銨塔熱空氣進口溫度不能超過150 ℃，宜控制在135 ℃左右。出塔尾氣溫度與產(chǎn)品含水率的相關(guān)性較小，尾氣溫度超過40 ℃即可，一般控制在85 ℃以下。粉銨塔干燥控制溫度見表3。

表3 粉銨塔干燥控制溫度 ℃

3.3 粉塵處置

在生產(chǎn)粉狀磷酸一銨的過程中,由于粉銨塔內(nèi)氣、液對流形成自然空氣的冷卻，往往導(dǎo)致大量粉塵逸散，不僅影響生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境、造成成品粉塵逸散浪費，而且也不符合環(huán)保要求。在裝置的設(shè)計過程中，結(jié)合現(xiàn)有裝置的實際生產(chǎn)情況，采用文氏洗滌-復(fù)檔洗滌-噴淋洗滌的設(shè)計方案進行三級洗滌，有效回收粉塵，確保尾氣達標排放。

4 運行情況

從該裝置投運后的實際情況看，流程設(shè)計簡潔、設(shè)備選型合理、運行穩(wěn)妥可靠，完全滿足實際生產(chǎn)要求。改造后產(chǎn)品質(zhì)量見表4。

轉(zhuǎn)產(chǎn)粉狀磷酸一銨，尤其是高養(yǎng)分含量產(chǎn)品的推出，使恒邦化工公司產(chǎn)品銷售范圍有效拓寬，在滿足自有復(fù)合肥裝置生產(chǎn)需求的同時，輻射銷售周邊磷復(fù)肥生產(chǎn)企業(yè)。在低迷的市場環(huán)境下，產(chǎn)品市場接受度高，系統(tǒng)高負荷運轉(zhuǎn)，有效降低了裝置的運行成本。

我國現(xiàn)有絕大多數(shù)成規(guī)模的磷復(fù)肥生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)磷酸一銨和磷酸二銨時，產(chǎn)品規(guī)格單一，在低迷的市場情況下，開車率低、運行成本高，若對裝置進行合理的技術(shù)改造，使裝置具備粒狀和粉狀磷酸銨產(chǎn)品靈活轉(zhuǎn)換的生產(chǎn)模式，是提高企業(yè)市場競爭力的有效途徑之一。

Sum-UpofTechnicalRenovationofProductionUnitfor150kt/aMonoammoniumPhosphate

WANG Lei

(Weihai Humon Chemical Co., Ltd., Weihai 264501, China)

In connection with current situation of excess production capacity for granulated monoammonium phosphate in China, a technical renovation is carried out on original monoammonium phosphate production unit, making the unit have the capacity to produce both granulated and powdered monoammonium phosphates. After implementation of the revamp, the unit is put into full-load operation, production cost of product is reduced effectively

monoammonium phosphate; technological transformation; sum- up

表4 改造后產(chǎn)品質(zhì)量

本文作者的聯(lián)系方式：852265718@qq.com

TQ442.14

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1006- 7779(2017)02- 0017- 03

2016- 05- 10)