磷酸二氫鉀生產(chǎn)裝置氯化銨結(jié)晶體系穩(wěn)定運行優(yōu)化技術(shù)

周秀梅，孫貴興

（云南云天化紅磷化工有限公司，云南開遠(yuǎn)661600）

云南云天化紅磷化工有限公司3萬t/a磷酸二氫鉀生產(chǎn)裝置系采用有機(jī)溶劑萃取法生產(chǎn)磷酸二氫鉀。有機(jī)溶劑萃取法生產(chǎn)磷酸二氫鉀，是根據(jù)有機(jī)溶劑（M）對不同化合物具有不同溶解度的特性，選擇性地使用有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取分離，來制取磷酸二氫鉀。其是在合適的有機(jī)溶劑存在下，采用氯化鉀和磷酸反應(yīng)，生成的鹽酸被萃取劑萃取到有機(jī)溶劑中，磷酸二氫鉀溶液與M·HCl經(jīng)過分相分離從水相中結(jié)晶出來，經(jīng)過洗滌、干燥得到磷酸二氫鉀產(chǎn)品，母液循環(huán)使用；M·HCl由反萃劑（S）從有機(jī)相中反萃出來，萃取劑循環(huán)使用，S·HCl被加工成氯化銨產(chǎn)品［1］。

在磷酸二氫鉀生產(chǎn)過程中，萃取劑會包裹、夾帶一定量磷酸二氫鉀漿液（含有不溶于水的固體物質(zhì)）進(jìn)入反萃工序，致使反萃得到的氯化銨液中夾帶少量的水不溶物進(jìn)入氯化銨濃縮及結(jié)晶工序。隨著氯化銨體系開車時間的延長，體系內(nèi)水不溶物不斷累積，達(dá)到一定程度后導(dǎo)致結(jié)晶系統(tǒng)料液黏稠、密度上升，制約了氯化銨結(jié)晶顆粒的生成。最終生成的氯化銨結(jié)晶顆粒細(xì)小，在離心機(jī)分離時，小的結(jié)晶顆粒易堵塞氯化銨離心機(jī)濾網(wǎng)，導(dǎo)致氯化銨不能正常取出，影響了氯化銨濃縮結(jié)晶體系的運行。

從裝置的運行情況來看，氯化銨結(jié)晶系統(tǒng)每運行10 d左右，就得停車對氯化銨結(jié)晶系統(tǒng)內(nèi)的母液進(jìn)行油水分離、升溫溶解、過濾處理，每次處理時間需要4～6 d，致使裝置開車率低，成為磷酸二氫鉀裝置長周期穩(wěn)定運行的制約因素。

1 優(yōu)化改造方案

為改善氯化銨的結(jié)晶粒度、延長氯化銨結(jié)晶體系的運行周期，從氯化銨原液品質(zhì)、油水分離、氯化銨結(jié)晶器濾網(wǎng)、氯化銨結(jié)晶器管道等方面進(jìn)行了優(yōu)化改造。

1）氯化銨原液品質(zhì)優(yōu)化。氯化銨原液中水不溶物不斷累積是制約氯化銨結(jié)晶體系長周期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵所在。為延長氯化銨結(jié)晶體系的運行周期，改善氯化銨原液品質(zhì)、降低氯化銨原液的水不溶物含量成為首要任務(wù)。改進(jìn)措施是，在氯化銨原液進(jìn)入氯化銨濃縮系統(tǒng)之前增加一臺XMY50/800-UB型過濾面積為50 m2板框壓濾機(jī)，即在氯化銨原液槽至氯化銨貯槽的管道中接一支管進(jìn)入新增板框壓濾機(jī)，濾液進(jìn)入氯化銨污水儲槽，氯化銨清液用泵打至氯化銨貯槽；濾餅卸至地面，經(jīng)人工拉至渣場。氯化銨原液品質(zhì)優(yōu)化工藝流程圖見圖1。該方法實施后，氯化銨板框壓濾機(jī)每天至少卸料3～5次，每次卸料量為2～3 t，氯化銨原液中固相質(zhì)量分?jǐn)?shù)由3%～5%降低至1%左右，提升了氯化銨原液品質(zhì)。

圖1 氯化銨原液品質(zhì)優(yōu)化工藝流程圖

2）氯化銨液油水分離設(shè)施優(yōu)化及改造。在磷酸二氫鉀生產(chǎn)過程中，由于反萃分相槽分相效果不理想，氯化銨液攜帶少量萃取劑進(jìn)入氯化銨濃縮及結(jié)晶工序，隨著裝置運行時間的延長，氯化銨結(jié)晶器內(nèi)萃取劑越積越多，致使結(jié)晶器表面漂浮一層油狀萃取劑，最終隨著母液進(jìn)入離心機(jī)，導(dǎo)致離心機(jī)濾網(wǎng)堵塞，離心、分離難度增加。改進(jìn)措施是，利用裝置原有的二級洗水槽作為氯化銨原液的油水分離槽，在分離槽上部安裝高位溢流管。定期控制油水分離槽處于高液位，從而使分離后的萃取劑從高位溢流管溢流至萃取劑回收槽。油水分離后的氯化銨液一部分進(jìn)入氯化銨濃縮體系，另一部分返回反萃工序作為反萃液。該方法實施后，氯化銨原液中的萃取劑攜帶量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）由2%～3%降低至1%以內(nèi)，一定程度上減少了氯化銨原液中萃取劑的攜帶，降低了萃取劑的消耗。相應(yīng)減少了進(jìn)入氯化銨濃縮、結(jié)晶工序的萃取劑攜帶量，改善了氯化銨的結(jié)晶環(huán)境。

3）氯化銨離心機(jī)濾網(wǎng)規(guī)格以及濾網(wǎng)與推料面間隙的調(diào)整。氯化銨結(jié)晶系統(tǒng)配套的離心機(jī)為活塞式連續(xù)推料離心機(jī)，經(jīng)過不斷地調(diào)試和摸索，尋找出濾網(wǎng)的規(guī)格與氯化銨顆粒粒度不匹配、濾網(wǎng)與推料面的間隙過大是離心機(jī)運行過程中頻繁出稀料的重要原因。氯化銨離心機(jī)濾網(wǎng)孔徑原設(shè)計為0.12 mm，因氯化銨結(jié)晶顆粒細(xì)小，易堵塞濾網(wǎng)，濾液不能及時流出，致使氯化銨頻繁出稀料。改進(jìn)措施是，將離心機(jī)濾網(wǎng)的孔徑由0.12 mm更換為0.18mm。氯化銨離心機(jī)推料面與轉(zhuǎn)鼓的間隙經(jīng)測量為0.6 mm。改進(jìn)措施是，將推料面與轉(zhuǎn)鼓的間隙控制在0.2～0.3 mm，最大不能超過0.4 mm。

4）氯化銨結(jié)晶器高位溢流管的優(yōu)化。氯化銨結(jié)晶器高位溢流管原設(shè)計為DN150鋼襯PO管（聚烯烴管），管道布置無坡度，整條管道上有多個彎頭，溢流不暢，經(jīng)常堵塞。而且管道架空于橋架上空，清理難度大，安全風(fēng)險高。在此情況下氯化銨結(jié)晶器內(nèi)的物料不能正常溢流至母液槽，結(jié)晶器表層附積了細(xì)小的粉未，導(dǎo)致結(jié)晶器表面液體黏稠，漂浮的細(xì)晶得不到長大，液下泵將表面的料液吸入至外置循環(huán)冷卻器中。外置循環(huán)冷卻器在降溫過程中，氯化銨晶體長大，在列管內(nèi)結(jié)晶，將換熱器列管堵塞，影響換熱效率。為此對氯化銨結(jié)晶器高位溢流管進(jìn)行了改造，采用DN250的PP（聚丙烯）管代替原有的鋼襯PO管，管道上方開了清理孔，方便清理管道。而且整條管道均有5%的坡度，取消了原有的彎頭。該方法實施后，沒有出現(xiàn)過堵塞情況。

5）氯化銨母液細(xì)晶消除優(yōu)化。因氯化銨漂浮的結(jié)晶顆粒細(xì)小，從離心機(jī)穿濾的細(xì)晶和結(jié)晶器頂部溢流產(chǎn)生的細(xì)晶不斷地在結(jié)晶器內(nèi)體系打轉(zhuǎn)，在結(jié)晶器內(nèi)不易沉降，結(jié)晶器處于一種全混流狀態(tài)，在結(jié)晶冷卻循環(huán)泵作用下，細(xì)晶易在換熱器內(nèi)部結(jié)晶，堵塞列管。為解決此問題，將細(xì)小粉末晶體通過泵返回濃縮系統(tǒng)，重新加熱，將細(xì)晶高溫溶解，形成過飽和液，重新進(jìn)入結(jié)晶器結(jié)晶。為消除過多細(xì)晶，將母液槽返回的氯化銨母液由返回氯化銨貯槽直接改為進(jìn)入氯化銨濃縮一效換熱器，減少了氯化銨細(xì)晶在原液槽的沉積。

6）氯化銨回流管優(yōu)化改造。氯化銨結(jié)晶器采用傳統(tǒng)的OSLO結(jié)晶器，生產(chǎn)過程中結(jié)晶器晶床分布情況及結(jié)晶器成長區(qū)的晶體成長情況不得而知，給生產(chǎn)操作帶來極大困難。若取晶量過大，結(jié)晶器成長區(qū)晶體固含量低，不利于結(jié)晶過飽和度的消除，且晶體不易長大。若取晶量過少，結(jié)晶器內(nèi)固含量過高，補(bǔ)充進(jìn)入結(jié)晶器的母液自發(fā)成核幾率增大，容易產(chǎn)生細(xì)晶。改進(jìn)措施是，在氯化銨結(jié)晶器出料管上搭接一根DN50不銹鋼回流管，在生產(chǎn)過程中取樣觀察氯化銨結(jié)晶器出料固含量情況來判斷結(jié)晶器取料的多少，為氯化銨結(jié)晶器的穩(wěn)定運行提供了保障。

7）冷卻結(jié)晶工藝指標(biāo)摸索及優(yōu)化。氯化銨結(jié)晶器采用傳統(tǒng)的OSLO結(jié)晶器，外置循環(huán)冷卻器操作控制極為重要，結(jié)晶器在運行期間母液均為運行溫度下的飽和溶液。在生產(chǎn)過程調(diào)試階段，氯化銨外置循環(huán)冷卻器多次出現(xiàn)冷卻器列管堵塞情況。經(jīng)過不斷摸索和驗證，認(rèn)為母液溫度與冷卻水溫度梯度過大是導(dǎo)致氯化銨母液在列管換熱器中結(jié)晶堵塞換熱器列管的重要原因，結(jié)晶母液與冷卻水溫差應(yīng)控制為2～6℃。由于溫度控制合理，換熱器列管堵塞幾率大大降低。

對氯化銨結(jié)晶體系進(jìn)行改進(jìn)以后，促使體系得以穩(wěn)定運行，提高了裝置的運轉(zhuǎn)率，改造后裝置的月開車率由40%～50%上升至75%以上。

2 結(jié)束語

對磷酸二氫鉀生產(chǎn)裝置的氯化銨結(jié)晶系統(tǒng)進(jìn)行了以下改進(jìn)：

1）對氯化銨原液增加了過濾設(shè)施，氯化銨原液中水不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)從3%～5%降低至1%以內(nèi)，很大程度上改善了氯化銨原液的品質(zhì)，為氯化銨結(jié)晶運行提供了良好的操作條件。

2）對活塞式連續(xù)推料離心機(jī)濾網(wǎng)的規(guī)格以及濾網(wǎng)與推料面的間隙進(jìn)行了調(diào)整，保證了氯化銨的正常取料。

3）對氯化銨高位溢流管和回流管進(jìn)行了優(yōu)化改造，為結(jié)晶器的穩(wěn)定運行提供了保障。通過對氯化銨結(jié)晶體系進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，裝置的月開車率由40%～50%上升至75%以上。