清除凈化濕法磷酸裝置結(jié)垢的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

梅濤 張道黔

摘 要：隨著社會的發(fā)展，我國的化工工程的發(fā)展也突飛猛進(jìn)。在當(dāng)前的化工生產(chǎn)中，精細(xì)磷酸鹽的生產(chǎn)大多依賴于熱法磷酸的方式，但此種方式的大規(guī)模運用，同樣也避免不了當(dāng)前的精細(xì)磷酸鹽生產(chǎn)面臨著難以控制的高能耗問題。在當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)一體化的大環(huán)境下，無論是國內(nèi)還是國際，都面臨著嚴(yán)峻的能源緊缺和供應(yīng)不足的情況，因此也使得熱法磷酸的價格走勢越來越高。在這樣的背景環(huán)境下，我國的很多工業(yè)生產(chǎn)部門和企業(yè)逐漸把目光轉(zhuǎn)移到濕法磷酸凈化技術(shù)上來，特別是近幾年來，濕法磷酸的產(chǎn)量大有呈逐年上升之勢。

關(guān)鍵詞：清除凈化濕法；磷酸裝置結(jié)垢；關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

引言

在目前的工業(yè)生產(chǎn)中，對于精細(xì)磷酸鹽的生產(chǎn)而言，濕法磷酸凈化方式與傳統(tǒng)的熱法磷酸相比具有著更多優(yōu)勢和更大發(fā)展空間，而濕法磷酸的凈化工藝雖然有著巨大的未來前景，但在實際生產(chǎn)中也不免面臨一些問題，其裝置結(jié)垢的清除工作對濕法磷酸生產(chǎn)而言就十分重要。本文首先對濕法磷酸凈化技術(shù)原理進(jìn)行了簡要概述，闡述了濕法磷酸凈化的主要方式方法，繼而對濕法凈化磷酸裝置的結(jié)垢原理進(jìn)行了探討，最后從清除結(jié)垢的技術(shù)流程對濕法凈化磷酸裝置清除結(jié)垢的技術(shù)進(jìn)行了分析。

1濕法磷酸凈化技術(shù)原理概述

濕法磷酸，指的是通過硝酸、硫酸、以及鹽酸等強(qiáng)無機(jī)酸分解磷礦，再經(jīng)過過濾程序，使粗磷酸分離出來，最后通過凈化工藝制得的磷酸。在濕法磷酸工藝中，比較普遍和常見的磷礦分離手段一般都是采用硫酸進(jìn)行，從而實現(xiàn)生產(chǎn)。

與熱法磷酸的高能耗性相比較而言，濕法磷酸在能源消耗的問題上則具備著很強(qiáng)的優(yōu)越性，其能耗情況基本上可以保持在熱法磷酸的百分之三十到百分之四十之間，因而濕法磷酸對于企業(yè)生產(chǎn)成本而言也能有效地起到一定的節(jié)約作用，與此同時，在純度的比較上，濕法磷酸也絲毫不遜于熱法磷酸，其技術(shù)優(yōu)勢明顯，發(fā)展空間充足。

2濕法磷酸凈化的主要方式方法

濕法磷酸工藝基本上都是通過硫酸凈化分解磷礦的過程，因此濕法磷酸中雜質(zhì)的來源也主要體現(xiàn)在硫酸和磷礦兩個方面，另外還有一些就是在整個工業(yè)生產(chǎn)期間混入或者產(chǎn)生的雜質(zhì)，如一些添加成份的殘留，以及設(shè)施設(shè)備產(chǎn)生的雜質(zhì)等。因其雜質(zhì)來源渠道的多樣性，也導(dǎo)致了雜質(zhì)種類繁多的現(xiàn)象，可溶解性和非可溶解性雜質(zhì)都會存在其中，而這些雜質(zhì)的內(nèi)在性質(zhì)差異也比較大，所以在其凈化方式也并非單一一種，目前常用的凈化方法手段主要通過物理手段和化學(xué)手段兩個方面得以實現(xiàn)完成。

一方面是化學(xué)凈化手段。是指通過特定的化學(xué)溶劑，使其與濕法磷酸充分混合，從而使雜質(zhì)生成沉淀或者生成氣體分離析出，實現(xiàn)祛除雜質(zhì)的凈化目的。這種凈化方法的運用原理較為簡單，且操作便捷、效果明顯、實現(xiàn)迅速，同時對于此種手段的采用可以較大程度地實現(xiàn)資金節(jié)約，其整個凈化流程的實現(xiàn)無需大量的成本投入，所以它也是濕法磷酸中最為主要的凈化方法手段。但與此同時，化學(xué)沉淀的凈化方式往往難以實現(xiàn)針對多種雜質(zhì)的同時凈化，在雜質(zhì)比較復(fù)雜的情況下要想實現(xiàn)深度凈化，一是要細(xì)微分析雜質(zhì)成份來選擇適宜的化學(xué)溶劑，二是要針對不同雜質(zhì)進(jìn)行多次凈化，因此面對不同凈化要求，化學(xué)凈化手段也面臨著一定的困境難題。

另外一個方面是物理吸附手段。在這一方法手段中，主要是依賴于吸附劑來實現(xiàn)有機(jī)質(zhì)從濕法磷酸中的分離。在吸附劑的選擇上，一般情況下針對不同雜質(zhì)的情況，采用活性炭、活性硅、活性白土等作為吸附劑，其中，以活性炭的采用最為普遍。在物理吸附的過程中，以活性炭為首的各類吸附劑，通過其表面能實現(xiàn)濕法磷酸有機(jī)質(zhì)的吸附過程，繼而再通過固液分離環(huán)節(jié)使整個凈化程序?qū)崿F(xiàn)完成。在這一方法中，凈化流程也比較簡單，而且具有可通過濕法磷酸顏色進(jìn)行分析的優(yōu)點，但這一凈化手段受吸附劑的限制并不能充分運用在各類雜質(zhì)的條件下，適用范圍比較受限。

3濕法磷酸凈化裝置清除結(jié)垢的技術(shù)分析

3.1濕法磷酸凈化裝置清除結(jié)垢清理的主要方法技術(shù)

針對濕法磷酸凈化裝置的結(jié)垢清理問題，其清理技術(shù)手段主要體現(xiàn)于兩個環(huán)節(jié)上。其中，最主要的清理環(huán)節(jié)是采用化學(xué)藥劑進(jìn)行循環(huán)清洗的除垢技術(shù)，在清洗過程中，對裝置設(shè)備和管道進(jìn)行閉路操作，通過對本裝置進(jìn)行的濕法磷酸生產(chǎn)雜質(zhì)分析，結(jié)合裝置設(shè)施結(jié)垢的具體情況，選取或配制相應(yīng)比例或濃度的化學(xué)藥劑，利用其與雜志產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，對結(jié)垢進(jìn)行循環(huán)性地清除工作。在化學(xué)清洗除垢之后，為了保證祛除分離結(jié)晶的雜質(zhì)在管道和裝置中的晶體或殘渣殘留，第二個環(huán)節(jié)則要利用次中壓蒸汽進(jìn)行裝置吹掃，從而使沉淀物質(zhì)徹底清除。

3.2濕法磷酸凈化裝置清除結(jié)垢清理操作實施流程

3.2.1裝置狀態(tài)調(diào)整。在實施結(jié)垢清理之前，首要工作任務(wù)就是停止裝置設(shè)備的使用狀態(tài)，將其切換為裝置清洗的狀態(tài)。

3.2.2清除前設(shè)備檢查調(diào)試。在這一操作中，關(guān)鍵環(huán)節(jié)是檢查設(shè)備漏點情況，確保裝置無漏點的情況下打開設(shè)備出口閥門，通過蒸汽閥門來調(diào)節(jié)清洗藥劑的溫度情況和循環(huán)強(qiáng)度。

3.2.3實現(xiàn)清洗過程。根據(jù)進(jìn)程依次通過停泵、關(guān)閉進(jìn)口閥門、管道排放、關(guān)閉進(jìn)口導(dǎo)淋閥門、軟連接使管道引入清洗藥劑等操作開始結(jié)垢清理運行。

3.2.4清洗后檢查恢復(fù)。清洗完畢后，檢查清洗效果視情進(jìn)行吹掃或采取二次藥劑清除，確保清洗成果達(dá)標(biāo)后，關(guān)閉清洗藥劑的閥門，恢復(fù)裝置正常運行狀態(tài)。

3.3阻垢方法

系統(tǒng)結(jié)垢是濕法磷酸生產(chǎn)過程中的常見問題之一。目前國內(nèi)外還沒有好的辦法解決，一般都是對其進(jìn)行定期清理和定期清洗使系統(tǒng)恢復(fù)正常。針對結(jié)垢產(chǎn)生的原因，如溫度變化、過飽和等原因，可以從減小溫差、消除過飽和度方向建立阻垢方法，建議采用下列辦法來減輕結(jié)垢的形成。

（1）設(shè)計管道等過流部件應(yīng)主要從結(jié)垢問題的角度考慮，把流體力學(xué)問題放在其次。

（2）減少各工藝過程溫差，如設(shè)備保溫、采用料漿冷卻方工適當(dāng)降低真空過濾時的溫差、控制洗滌水溫度至65℃以上等。

（3）不同的材質(zhì)，由于分子表面活性不同，它的吸附性能各異，因此對結(jié)垢也會有很大的影響。從結(jié)垢的規(guī)律來看，結(jié)垢發(fā)生由強(qiáng)到弱的材質(zhì)依次為不銹鋼、橡膠、聚氯乙烯塑料、聚四氟乙烯塑料。可以對錯氣盤，閥門等金屬表面內(nèi)襯聚四氟乙烯塑料，可收到良好的防垢效果。

（4）控制磷礦中Na2O+K20含量不超過0.6%，酸不溶物在8～13%，并防止工藝水被鈉，鉀污染，在條件充許的情況下可將磷礦、工藝水中的Na2O+K20組分列入經(jīng)常性項目分析。

（5）隨著SiO2/F升高，系統(tǒng)結(jié)垢會加劇，對SiO2/F特別高的磷礦最好采用配礦的辦法降低SiO2/F比，以控制結(jié)垢。

（6）加入可溶性鋁鹽，形成AlF3-x，可以減緩結(jié)垢，但后續(xù)會影響水溶性磷收率。

（7）加入尾氣氟吸收的氟硅酸溶液使氟硅酸鈉、氟硅酸鉀提前析出，減緩結(jié)垢。

（8）料漿進(jìn)行磁場處理消除過飽度，可起到減緩結(jié)垢和提高過濾速度的作用。

結(jié)語

磷礦是一種含有多種雜質(zhì)的礦物質(zhì)，其化學(xué)成分比較復(fù)雜，含有鐵、鋁、鈣、鎂、氟以及堿金屬等化學(xué)物質(zhì)，這些雜質(zhì)常以溶解或懸浮的形式存在于磷酸中。這些溶解或懸浮的雜質(zhì)雖然含量很少，但極不穩(wěn)定，當(dāng)酸液溫度下降時就會沉積下來，在系統(tǒng)管道和設(shè)備上結(jié)垢，從而影響生產(chǎn)的平穩(wěn)連續(xù)運行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳佩芝.濕法磷酸[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987.

[2] 李志祥。.濕法磷酸過濾設(shè)備和管道結(jié)垢原因分析及控制研究[J].磷肥與復(fù)肥，2004，19（6）：24—27.

（作者單位：甕福達(dá)州化工有限責(zé)任公司）