论磷酸二铵生产优化方案

　　摘要：随着我国化工工业的快速发展，磷酸二铵的生产工艺也越来越受到广泛关注。本文主要是探讨了二铵生成工艺的特点以及优化方案，希望这些观点能为广大同行提供一些帮助。
　　关键词：二铵；方案；生产工艺
　　一、喷浆造粒工艺
　　喷浆造粒工艺起源用于磷酸一铵的生产,所不同的是,磷酸一铵生产是利用料浆浓缩进行喷浆造粒与干燥；磷酸二铵的生产,仍采用传统的浓缩后的湿法磷酸在中和槽内进行氨化,形成的磷铵料浆在造粒干燥一体化的喷浆造粒机内进行造粒与干燥。在此基础上,科研院所与生产企业联合又开发了内返料、内分级、内破碎流程,进一步优化了该工艺。该工艺的特点如下。
　　1)流程简单。造粒与干燥为一体。料浆由喷嘴喷出后在压缩空气帮助下快速闪蒸雾化,与燃煤或燃油产生的高温烟道气直接接触,快速干燥。热气温度快速下降,料浆水分含量也快速降低,在造粒机2～3m内基本完成颗粒成型和干燥过程。物料在抄板作用下形成料幕,捕捉雾化的料浆,完成颗粒的表面干燥。
　　2)生产的产品颗粒外观表面光滑,机械强度高。其他工艺因在造粒机内加入二次氨,影响了造粒颗粒的水分、大小与外观,对造粒机的干燥作用、造粒质量和产品含氮量有重要影响。
　　3)对磷酸适应性强。主要指适应浓度较低、杂质含量较高的磷酸。因生产产品为一等品,所使用的磷酸P2O5可以在35%以下,甚至更低,固含量在4.0%以上,甚至更高,一般品位的磷矿(P2O530%～31%)都能满足要求。因此,制造成本相对较低。只要稳定矿源,产品颜色不会发生大的变化。
　　4)操作弹性大。工艺指标控制范围较宽。产品等级为57%养分,一般工厂普遍超1个或更多养分,因此,为降低原料消耗,有时需要将总养分向下调,或添加硫酸,以获得满意的产品。
　　5)造粒出料温度低。一般出料温度在70～80℃,有时会更低。因此,物料冷却负荷不大。
　　二、预中和转鼓氨化工艺
　　磷铵料浆在预中和槽中形成,预中和槽是上大下小,中间为扩大段的槽体,含有磷酸的洗涤液在槽顶加入,液氨或气氨在槽底均匀分布,沿切线方向加入。为调整产品养分,有的装置在预中和槽添加少量硫酸,但管道腐蚀严重,检修频次高,建议硫酸在洗涤系统分段加入。
　　造粒机内衬多块胶板,分别被压条压紧。物料随机体的转动不断被提升,借助物料的重力及筒壁的摩擦力,物料到一定高度滚动下落。潮湿物料夹带的液体充满颗粒间的缝隙,使其互相粘结,经过不断的上下滚动,小颗粒逐渐长大。最好的状况是,进入造粒机的返料物料粒径分布中大于4.0mm和小于1.0mm所占的比例均不超过5.0%,这样可以保证出造粒机的物料粒径大于4.0mm和小于2.0mm所占的比例分别不超过5.0%和10.0%,最终获得均匀的产品颗粒。切记,小颗粒是成粒的基础,必须保证返料中有一定比例的小颗粒(最好的粒径分为:>4.0mm小于5%,2.8～4.0mm在30%～40%之间,2.0～2.8mm在30%～40%之间,<2.0mm小于20%)。
　　与喷浆造粒不同,该工艺的最大特点为造粒的机理是粘结成粒。因此,料浆带来的液体量是成粒的关键。造粒温度影响物料湿含量的变化,温度高时水分从物料中渗出,液相量增多。造粒温度一般控制在70～90℃,高了,物料中水分蒸发过快,不能帮助粘结成粒;低了,水分缓慢被蒸出,易起球,成大块。另外,原料中的少量铁铝杂质形成的凝胶状物质对成粒也是有帮助的。
　　造粒物料最佳的湿含量为6%～9%(前提是料浆的流动性良好,短时间可以控制到11%),最佳造粒温度为80～90℃。操作中,两者要互相对应,力求找到最佳控制点。造粒机内颗粒较小时,或者说,物料比表面积较大时,需要适当降低料浆的湿含量,否则颗粒粘结过量,极易造成起球。在料浆喷洒不匀时也会发生大块现象,且有大量粉尘产生。
　　物料出干燥机的温度较高,超过90℃甚至100℃的情况较多,对物料的冷却显得很重要,否则,物料吸湿会在后工序中结块。
　　三、“料浆浓缩法制磷铵”工艺
　　具体工艺路线为：稀磷酸洗涤转鼓氨化造粒尾气――洗涤酸一次中和氨化反应——低中和度稀磷铵料浆双效闭路强制循环蒸发浓缩——浓缩料浆二次中和氨化反应――氨化浓缩料浆转鼓氨化造粒——造粒物料转筒干燥——干燥物料分级返料――DAP产品冷却着色包裹包装。
　　1、生产控制
　　为确保生产运行能安全、可靠、正常地进行，结合装置生产工艺的特点，生产控制设计采用先进的仪表设备和DCS集散控制系统。
　　2、装置组成
　　本装置由原料储存、造粒干燥收尘尾气洗涤、磷酸一次中和氨化、稀料浆浓缩、浓缩料浆二次中和氨化、液氨蒸发循环水站、二次氨化料浆造粒、造粒物料干燥、干燥物料分级返料、产品冷却包裹包装等工序组成。其中料浆造粒、干燥、返料、冷却、包装等工序系利用原复合肥装置既有设备和管线。
　　3、质量标准
　　本装置DAP产品质量执行中华人民共和国国家标准GB10205—2001《粒状磷酸二铵》Ⅱ类一等品质量标准。国家标准具体指标如下：
　　总养份（P2O5+N）%：≥57.0
　　有效磷（以ETDA溶性P2O5）%：≥41.0
　　水溶性磷占有效磷的百分率%：≥75
　　总氮%：≥14.0
　　水份%：≤2.0
　　粒度（1～4mm）%：≥80
　　4、生产原理和工艺技术简述如下：原料工序—一次中和工序（湿法磷酸与氨的中和反应—）——浓缩工序——循环水工序
　　5、工艺流程
　　流程简述：来自萃取工序的稀磷酸（浓度>25％P2O5）通过外管直接送到本装置的稀磷酸储槽。浓磷酸（浓度>47％P2O5）送到浓磷酸储槽。
　　稀磷酸储槽的稀磷酸由磷酸泵送入内喷立式文丘里喉管前的喷嘴，经喷嘴雾化后与经过卧式文丘里一次洗涤的造粒尾气混合洗涤，出文氏管后分离掉尾气的洗涤液沿管下降，一部分（约一半流量）由尾气洗涤循环泵打到卧式文丘里喉管前的喷嘴，雾化后洗涤造粒尾气。出文氏管后经三通分离，洗涤液与另一半流量的立式文丘里洗涤液合并流入洗涤液储槽，尾气进内喷立式文丘里。
　　洗涤液储槽的洗涤液由洗涤液泵送入一次中和氨化反应器，与来自二次中和氨化反应器的蒸发尾气和气氨缓冲罐的气氨，在强烈搅拌下反应，达到适宜中和度（约0.5～0.7）后，自流入Ⅱ效蒸发器的闪蒸室。反应蒸发气体由反应器顶气相管排空。
　　一次中和氨化反应器的低中和度磷铵稀料浆进入Ⅱ效蒸发器后，在其闪蒸室、下降管、强制循环料浆泵、Ⅱ效加热器之间循环，与加热器管间加热蒸汽间壁换热后，在闪蒸室蒸发分离出水分。一部分循环料浆通过循环泵出口的过料管进入Ⅰ效蒸发强制循环泵的进口。在Ⅰ效蒸发器中进行同样的循环加热、蒸发分离，一部分浓缩料浆由Ⅰ效强制循环泵出口过料到二次中和氨化反应器循环泵的进口，或直接进管式反应器喷浆泵加压后，去造粒机内的管式反应器与气氨二次氨化反应。
　　来自锅炉房的原生蒸汽经调节进入Ⅰ效加热器的管间，与管内循环料浆换热后，冷凝液进入平衡罐，平衡分离出的蒸汽与Ⅰ效蒸发器蒸发分离的二次蒸汽合并，进Ⅱ效加热器的管间，罐底冷凝液排入地沟。Ⅱ效加热器管间蒸汽与管内料浆换热冷凝后，冷凝液去凉水塔冷却水池。Ⅱ效蒸发器蒸发分离的二次蒸汽进混合冷凝器，与循环水混合冷凝后，去冷却水循环系统。由于蒸汽迅速冷凝体积急剧缩小产生真空，使Ⅱ效蒸发器能够实现真空操作。
　　当浓缩料浆去管式反应器时，料浆密度控制在高限，去强制循环二次氨化反应器时，料浆密度控制在低限，今后根据生产情况酌情调整。
　　由Ⅰ效蒸发器的循环泵出口来的浓缩料浆进强制循环氨化反应器循环泵进口，在反应器的闪蒸室、下降管、循环泵、上升管之间循环流动。来自氨缓冲罐，经调节计量的气氨在循环泵出口、上升管的下部通过特殊制作的喷嘴喷入循环料浆与之反应，达到预定的料浆中和度（约1.40）。料浆上升进入闪蒸室，蒸发分离出反应蒸汽去一次中和氨化反应器洗涤。一部分氨化料浆由循环泵出口送入喷浆泵，打到转鼓氨化造粒机的床层。
　　如果Ⅰ效蒸发器的浓缩料浆水分含量较高，可以向二次氨化反应器添加部分浓磷酸（浓度>47％P2O5），提高料浆浓度。
　　本装置在Ⅰ效蒸发器循环泵的出口设置了一台喷浆泵，可将Ⅰ效浓缩料浆直接打到转鼓氨化造粒机内的管式反应器进行二次氨化，作为辅助管线。在试生产阶段，可以尝试采用管式反应器进行二次氨化反应。
　　本装置造粒干燥及其后续产品冷却、收尘、包装等工序均沿用原复合肥装置既有流程和设备。
　　凉水塔积水池中的冷却水用循环水泵打到混合冷凝器，与Ⅱ效蒸发器闪蒸室来的二次蒸汽混合冷凝后，混合冷凝水沿大气腿下降进入液氨蒸发器的管内，与管外液氨换热后进凉水塔上部喷洒器，喷洒冷却，冷却水落入冷却水池，再进循环水泵循环。部分多余水由水池溢流去地沟，进公司污水处理站集中处理。
　　来自液氨球罐的液氨通过外管进入氨蒸发器的管间，与管内循环水换热后，蒸发出气氨进气氨缓冲罐。
　　四、结束语
　　综上所述：要想提高产品品级迎合市场需求,我们要采取科学创新、务实工作的操作方案来实现。以上这些工艺由于调整手段较多,是磷铵生产的最佳工艺。

《论磷酸二铵生产优化方案》

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