影響磷酸二銨水分含量的因素與措施

王平飛

(云南云天化股份有限公司紅磷分公司，云南開遠(yuǎn)661699)

云南云天化股份有限公司紅磷分公司270 kt/a磷酸二銨裝置于1993年投產(chǎn)，原設(shè)計(jì)能力為120 kt/a。經(jīng)過一系列的技改，到2011年底，裝置產(chǎn)能提升到270 kt/a。隨著裝置生產(chǎn)負(fù)荷的不斷提高，產(chǎn)品水分含量難以控制(國內(nèi)指標(biāo)要求≤2.5%)，時(shí)常出現(xiàn)水分超標(biāo)問題。為了有效控制產(chǎn)品水分含量，對(duì)影響水分含量的因素進(jìn)行了查找，并逐一實(shí)施對(duì)策。

1 影響磷酸二銨產(chǎn)品水分含量的因素

1.1 磷酸質(zhì)量

受磷礦中各種雜質(zhì)及帶入泥質(zhì)的影響，濕法磷酸中不可避免地含有大量 Fe、Al、Ca、Mg、Si、F、K、Na、S等雜質(zhì)，在貯存或輸送過程中會(huì)不斷地析出一些顆粒極細(xì)、密度很小的微晶復(fù)合物，隨著磷酸濃度的提高及溫度的下降，溶解在磷酸中的這些鹽類處于過飽和狀態(tài)，從而從濃磷酸中沉淀析出，形成淤酸。淤酸在氨化反應(yīng)過程中，如果磷酸濃度偏低，就會(huì)造成中和反應(yīng)熱偏低，管式反應(yīng)器溫度降低，磷酸二銨料漿中的水分難以蒸發(fā)移走，導(dǎo)致產(chǎn)品水分含量超標(biāo)。

1.2 磷酸二銨粒度

磷酸二銨裝置正常開車時(shí)，主要是通過觀察造粒機(jī)、干燥機(jī)電流值指標(biāo)來控制系統(tǒng)返料量。由于生產(chǎn)負(fù)荷增加后，進(jìn)造粒機(jī)、干燥機(jī)的返料量控制不準(zhǔn)確，噴漿量與返料量控制不匹配后，導(dǎo)致造粒機(jī)粒度不好控制，造粒機(jī)出口物料粒度不均勻，粒子時(shí)好時(shí)壞，產(chǎn)品水分含量非常不穩(wěn)定。

1.3 管式反應(yīng)器槽口與滾動(dòng)料層間距

管式反應(yīng)器槽口離滾動(dòng)料層距離約為150 mm，管式反應(yīng)器噴出來的料漿閃蒸距離短，閃蒸效果差，料漿中的水分無法完全蒸發(fā)，使得造粒機(jī)出口物料水分含量偏高。

1.4 料漿比重

料漿比重高會(huì)影響管式反應(yīng)器料漿霧化效果，料漿比重低會(huì)造成產(chǎn)品中水分超標(biāo)。控制好料漿比重對(duì)造粒物料的成粒效果和產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量至關(guān)重要。料漿比重越大，其水分含量越小，帶到管式反應(yīng)器和干燥機(jī)水分越少，如果干燥機(jī)負(fù)荷相同的話，則產(chǎn)品水分含量必然也越少。

1.5 造粒風(fēng)機(jī)抽風(fēng)量

磷酸與氨反應(yīng)生成磷酸二銨料漿，料漿噴灑在造粒機(jī)內(nèi)的固體返料床層上涂布成粒，在反應(yīng)過程中為放熱反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量及水蒸氣，由于造粒風(fēng)機(jī)抽風(fēng)量不足，造粒機(jī)頭部出現(xiàn)正壓現(xiàn)象，操作環(huán)境較差，水蒸氣不能全部被造粒風(fēng)機(jī)抽走，部分水分就附帶在物料中，導(dǎo)致物料水分含量超標(biāo)。

1.6 氣氨用量

2008年開始，為提高裝置產(chǎn)能，并確保磷酸二銨產(chǎn)品水分合格，磷酸二銨生產(chǎn)的原料由液氨改用氣、液氨混合(氣、液氨用量比例3∶1)，可利用相變熱，補(bǔ)充了磷酸二銨生產(chǎn)反應(yīng)熱不足，從而解決磷酸二銨產(chǎn)品水分超標(biāo)問題。但當(dāng)每年一次合成氨廠大修時(shí)，停用氣氨，僅使用液氨生產(chǎn)，容易出現(xiàn)產(chǎn)品水分含量超標(biāo)現(xiàn)象。

1.7 干燥機(jī)進(jìn)口溫度

干燥機(jī)進(jìn)口熱風(fēng)溫度和風(fēng)量決定了干燥機(jī)的干燥能力。影響干燥機(jī)進(jìn)口溫度的因素較多，主要為干燥機(jī)進(jìn)口管經(jīng)常被磷酸二銨物料堵塞等，引起干燥機(jī)進(jìn)口溫度下降和波動(dòng)，導(dǎo)致產(chǎn)品水分超標(biāo)。

2 降低磷酸二銨產(chǎn)品中水分的措施

1)磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在44.0%以上。當(dāng)磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于44.0%時(shí)，造粒機(jī)出口物料溫度為100～105℃時(shí)，可以停止或減少補(bǔ)加洗滌系統(tǒng)工藝水或污水，及時(shí)聯(lián)系生產(chǎn)管理部降低磷酸含固量指標(biāo)。

2)在進(jìn)造粒機(jī)前的返料皮帶上加裝一臺(tái)皮帶秤，并將數(shù)據(jù)引入DCS系統(tǒng)顯示，作為控制指標(biāo)。改造后，系統(tǒng)返料量得到有效控制，能平穩(wěn)控制造粒機(jī)出口物料粒度分布。

3)將管式反應(yīng)器移位，延長管式反應(yīng)器槽口離滾動(dòng)料層的距離，經(jīng)測(cè)算約650mm。通過改造后，管式反應(yīng)器噴出來的料漿霧化效果好，閃蒸距離延長，有利于物料水分干燥。

4)通過多次試驗(yàn)得出，料漿溶解度最好的時(shí)候流動(dòng)性也最好，管反料漿霧化效果才最佳，即管反料漿中和度控制在1.50～1.60范圍及比重控制在1.50～1.65 t/m3范圍內(nèi)較合適。管反料漿均勻噴灑在造粒機(jī)料層上，涂布在造粒機(jī)內(nèi)物料表面上，這樣生產(chǎn)的顆粒表面圓滑，機(jī)械強(qiáng)度高，產(chǎn)品水分含量也能達(dá)標(biāo)。

5)在相同的磷酸質(zhì)量、生產(chǎn)負(fù)荷及各種因素相同的情況下，通過調(diào)節(jié)造粒風(fēng)機(jī)變頻器轉(zhuǎn)速，從而加大造粒風(fēng)機(jī)抽風(fēng)量，保持造粒機(jī)內(nèi)為負(fù)壓操作，產(chǎn)品水分含量達(dá)標(biāo)。

6)新增200 kt/a MAP裝置至270 kt/a磷酸二銨裝置氣氨管，在合成氨停車時(shí)，可以切換使用200 kt/a MAP裝置氨蒸發(fā)器出口氣氨，從而解決磷酸二銨產(chǎn)品水分含量超標(biāo)問題。

7)制定干燥機(jī)進(jìn)口溫度控制指標(biāo)為280～300℃范圍內(nèi)，操作人員每班對(duì)干燥機(jī)進(jìn)風(fēng)管清理1次。

3 結(jié)語

通過以上措施，保證了磷酸二銨產(chǎn)品水分含量達(dá)標(biāo)。2013年270 kt/a磷酸二銨裝置年產(chǎn)量突破30萬t，產(chǎn)品出廠合格率達(dá)到100%。

［1］化學(xué)工業(yè)部建設(shè)協(xié)調(diào)司，化工部硫酸與磷肥設(shè)計(jì)技術(shù)中心.磷酸，磷酸二銨，重鈣與設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1996.