固體無塵冷卻器在磷酸二銨生產(chǎn)中的應(yīng)用

王平飛

(云南云天化紅磷化工有限公司 云南開遠(yuǎn) 661699)

1 現(xiàn)狀分析

云南云天化紅磷化工有限公司(以下簡稱云天化紅磷公司)180 kt/a磷酸銨生產(chǎn)裝置于2001年投產(chǎn)，設(shè)計生產(chǎn)能力為90 kt/a。通過一系列的技術(shù)改造和工藝指標(biāo)的優(yōu)化，至2011年底，磷酸銨裝置生產(chǎn)能力已提升至180 kt/a。該裝置采用預(yù)中和+管式反應(yīng)器(PR+PN)生產(chǎn)工藝技術(shù)，既可生產(chǎn)粒狀磷酸二銨，也可生產(chǎn)粒狀磷酸一銨和復(fù)合肥。在實際生產(chǎn)過程中，由于化學(xué)反應(yīng)溫度較高，磷酸銨料漿噴灑在造粒機(jī)料床上經(jīng)黏結(jié)、涂布、自成粒3種方式成粒后，通過干燥窯降低產(chǎn)品水分含量，再經(jīng)篩分、冷卻、包裝等工序得到磷酸二銨產(chǎn)品。該裝置中現(xiàn)有的冷卻設(shè)備為轉(zhuǎn)鼓冷卻窯，通過將磷酸二銨抄起以實現(xiàn)產(chǎn)品的降溫，不僅能耗高，而且降溫效果不理想，導(dǎo)致產(chǎn)品包裝溫度較高。產(chǎn)品包裝溫度高容易產(chǎn)生以下問題：①包裝后會出現(xiàn)產(chǎn)品泛白現(xiàn)象，影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量；②包裝后容易出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象；③包裝袋易損壞；④散裝庫運(yùn)行費(fèi)用高。180 kt/a磷酸銨裝置溫度監(jiān)測記錄如表1所示。

2 固體無塵冷卻器工作原理及選型方案

2.1 工作原理

如圖1所示，固體無塵冷卻器創(chuàng)新性地結(jié)合了密相輸送原理及傳統(tǒng)的板式換熱器設(shè)計理念，是一種應(yīng)用于顆粒料冷卻的設(shè)備。在換熱過程中，冷卻水在不銹鋼傳熱板內(nèi)通過，如同傳統(tǒng)的液體或氣體換熱，物料與冷卻介質(zhì)逆向流動以獲得較高的傳熱效率；物料以密相輸送的方式自上而下通過不銹鋼傳熱板之間的間隙通道，其移動速度較緩慢，不僅可保證有足夠的停留時間，而且不易產(chǎn)生粉塵。在運(yùn)行過程中，料位控制系統(tǒng)控制設(shè)備內(nèi)部物料滿倉運(yùn)行，以確保固體無塵冷卻器保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

表1 180 kt/a磷酸銨裝置溫度監(jiān)測記錄

2.2 工藝流程

如圖2和圖3所示，固體無塵冷卻器包括濕線工藝流程和干線工藝流程。濕線工藝流程：循環(huán)水和脫鹽水分別通過循環(huán)水泵和脫鹽水泵送至板式換熱器進(jìn)行熱交換，出板式換熱器的循環(huán)水經(jīng)涼水塔冷卻后循環(huán)利用；經(jīng)板式換熱器冷卻后的脫鹽水從下部進(jìn)入無塵冷卻器，與顆粒物料逆向換熱后從無塵冷卻器上部流出并返回脫鹽水槽。干線工藝流程：空氣通過除濕機(jī)后進(jìn)入無塵冷卻器，用于吹散物料，尾氣經(jīng)冷卻袋式除塵器后進(jìn)入尾氣洗滌系統(tǒng)。

2.3 選型方案

云天化紅磷公司針對180 kt/a磷酸銨生產(chǎn)裝置磷酸二銨成品包裝溫度偏高的問題，決定采用無塵冷卻器代替原有的轉(zhuǎn)鼓冷卻窯。經(jīng)核算，需配置1臺處理能力為35 t/h的無塵冷卻器，其設(shè)備參數(shù)如表2所示。

表2 無塵冷卻器設(shè)備參數(shù)

經(jīng)計算，與無塵冷卻器配套的設(shè)備包括斗式提升機(jī)、皮帶輸送機(jī)、除濕機(jī)、板式換熱器和離心水泵各1臺，主要設(shè)備參數(shù)如下。

(1)斗式提升機(jī)：TH400型，提升高度17 m，提升能力80 m3/h。

(2)皮帶輸送機(jī)：B650×6P(4.5+2)×55.4M型，EP200耐酸堿聚酯輸送帶，輸送量50 t/h，帶速1.0 m/s，傾角2.44°，功率7.5 kW，整機(jī)水平長度26.95 m；減速機(jī)型號DCY160-40-1N，速比40，電機(jī)型號Y132M-4-7.5kW。

(3)除濕機(jī)：處理氣量2 500 m3/h，壓力0.01 MPa，空氣露點(diǎn)10 ℃，含風(fēng)機(jī)和消聲器。

(4)板式換熱器：熱水端為脫鹽水，設(shè)計壓力0.8 MPa，工作壓力0.5 MPa，流量60 m3/h，進(jìn)口溫度45 ℃，出口溫度30 ℃；冷水端為循環(huán)水，設(shè)計壓力0.8 MPa，工作壓力0.5 MPa，進(jìn)口溫度28 ℃。

(5)離心水泵：流量60 m3/h，揚(yáng)程40 m，功率17.5 kW。

3 運(yùn)行效果

無塵冷卻器于2018年6月投入運(yùn)行，部分運(yùn)行數(shù)據(jù)如表3所示。

無塵冷卻器投運(yùn)后，磷酸銨裝置運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)品包裝溫度及各項指標(biāo)均達(dá)到工藝要求。從表3可看出，固體無塵冷卻器可使磷酸二銨產(chǎn)品的溫度由82 ℃下降至53 ℃，平均進(jìn)出口物料溫差為29 ℃，磷酸二銨產(chǎn)品包裝溫度由54 ℃下降至39 ℃，實現(xiàn)了磷酸二銨產(chǎn)品包裝溫度控制在低于40 ℃的指標(biāo)。

表3 無塵冷卻器投運(yùn)后的部分運(yùn)行數(shù)據(jù) ℃

4 效益分析

2016年，180 kt/a磷酸銨裝置因產(chǎn)品結(jié)塊返系統(tǒng)及降價處理的量累計約為7 300 t，按損失100元/t計，共計損失73萬元。無塵冷卻器投入運(yùn)行后，大幅降低了磷酸二銨產(chǎn)品包裝溫度，改善了現(xiàn)場環(huán)境，解決了產(chǎn)品泛白、結(jié)塊、包裝袋損壞等問題，提升了磷酸二銨產(chǎn)品外觀質(zhì)量，減少了因質(zhì)量事故及處理問題產(chǎn)品帶來的損失。原冷卻系統(tǒng)約有30 000 m3/h的尾氣需洗滌處理，改造后尾氣處理量僅約2 500 m3/h，大大減輕了企業(yè)的環(huán)保壓力。

5 結(jié)語

固體無塵冷卻器具有高效、節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)，采用固體無塵冷卻器代替?zhèn)鹘y(tǒng)轉(zhuǎn)鼓冷卻窯，不僅大幅降低了磷酸二銨產(chǎn)品的包裝溫度，改善了現(xiàn)場環(huán)境，而且減少了尾氣洗滌處理量，裝置運(yùn)行穩(wěn)定，降低了生產(chǎn)成本。