濕法磷酸濃縮裝置生產過程中常見問題解析

張德灼

【摘 ?要】磷酸濃縮是濕法磷酸生產高濃度磷肥的一個重要工序，現國內大多數濃縮裝置采用的是技術較成熟的典型強制循環真空蒸發流程。一般為達到濃縮過程的連續高效運行，在稀酸質量穩定的情況下，磷酸溫度和真空度兩個工藝參數的控制尤為關鍵。但在實際的生產過程中經常出現一些問題，就要采取相應對策進行解決。基于此，本文主要對濕法磷酸濃縮裝置生產過程中常見問題進行分析。

【關鍵詞】濕法磷酸;濃縮裝置生產;氟回收;常見問題

一、前言

濕法磷酸中，固體雜質和磷酸中本身含有的多種鹽類，在升溫濃縮過程中會析出沉降而結垢。因此，磷酸濃縮具有復雜性的特征，生產過程中工藝參數、系統控制稍有偏差，就會導致產品濃度不合格和裝置生產能力不達標，因此要引起高度重視。

二、典型的強制循環真空蒸發工藝流程

稀磷酸經計量后加入濃縮系統的強制循環真空蒸發回路，與經過加熱后的大量循環酸混合進入閃蒸室，水分閃急蒸發。濃縮后的磷酸部分作為成品磷酸由輸送泵從循環回路送出，其余的則作為循環酸經濃磷酸循環泵送入石墨換熱器，用減溫減壓后的低壓蒸汽加熱，在強制循環真空蒸發回路中繼續循環。

三、磷酸濃縮裝置生產過程中的常見問題

濕法磷酸濃縮過程中，由于受到閃蒸室材料對溫度的限制，常常采用真空操作來降低溶液的沸點。為了取得理想的操作條件，當產品最終w（P2O5）確定在48%-52%時，溫度通常控制在83℃左右，此時要求閃蒸室的壓力維持在10.0kPa左右。磷酸濃縮裝置常見問題如下：

1、閃蒸室真空度不夠

（1）大氣冷凝器進水量不足

大氣冷凝器進水量不足會導致尾氣冷凝量不夠，使大量的不凝性氣體無法被循環水帶出，導致閃蒸室真空度不夠。

（2）循環水溫度過高

根據飽和水的蒸氣壓表，循環水的溫度在40℃時，其平衡分壓是7.38kPa，若循環水的溫度達到45 ℃時，對應的平衡蒸汽壓已經達到9.56 kPa，加上大氣冷凝器中未被帶出的部分不凝性氣體，在循環水溫度為45℃時，大氣冷凝器的操作壓力會超過10.0 kPa。

（3）系統有大量空氣漏入

在對系統真空度進行設計計算時，已經考慮了適量空氣進入系統的影響，但如果氣體管路、設備本體發生泄漏，有大量氣體進入系統，即使大氣冷凝器進水量、進水溫度已經滿足設計要求，此時真空度也會遭到破壞。

（4）真空管線堵塞或者除沫器填料堵塞

真空管線堵塞或者除沫器填料堵塞，氣路不暢也是導致閃蒸室真空度低的直接原因之一。

（5）氟洗滌器下液管堵塞

氟洗滌器下液管堵塞致使洗滌器內積液，氣相通道變窄，氣道不暢真空度下降。導致氟洗滌器下液管堵塞的原因有：氟洗滌噴頭掉落堵塞下液管、下液管結垢、清理氟洗滌時硅膠掉落堵塞下液管等。

2、石墨換熱器出口酸溫偏低

石墨換熱器出口磷酸的溫度偏低會導致閃蒸室溫度降低。系統溫度降低，而對于一個正常開車的裝置，循環水站的能力增加受到限制。因此要想裝置正常操作，就只能降低成品磷酸的濃度，這樣裝置的生產能力和產品質量就會不達標。石墨換熱器出口磷酸溫度的影響因素如下。

（1）蒸汽溫度低

根據換熱器的換熱原理，在出口為飽和蒸汽冷凝液的情況下，換熱器進口飽和蒸汽溫度降低，換熱量就必然減少，從而導致石墨換熱器出口磷酸溫度偏低。

（2）蒸汽流量過小

蒸汽量不足，系統換熱量減少，石墨換熱器出口磷酸溫度就會降低。

（3）進酸量過大

另外進酸量過大也會導致換熱器出口溫度降低。

3、石墨換熱器溫差過大

換熱器內的磷酸若溫度變化太大將在換熱管內汽化，導致濃度變高，溶解在磷酸中的部分鹽類（主要是Na、K的氟硅酸鹽）的溶解度降低而析出結晶堵塞換熱器;或者若換熱器出口溫度太高會使磷酸在換熱器出口管內劇烈汽化，此汽化會導致換熱管產生震動使石墨列管產生爆裂。因此對進出換熱器的磷酸溫升有嚴格要求，一般控制在2.5 ℃。

4、成品酸濃度偏低

（1）進閃蒸室磷酸溫度

進閃蒸室磷酸的溫度如果偏低，即使閃蒸室的真空度符合要求，進料溶液也達不到飽和狀態，閃蒸就不能正常進行，產品濃度必然會降低。

（2）稀磷酸的雜質含量

若進料稀磷酸中的雜質含量過高，會直接影響磷酸的飽和蒸氣壓。在相同濃度下，含雜質的磷酸的沸點高于純磷酸。因此，在稀磷酸雜質含量過高時，在操作溫度、壓力沒有改變的情況下，成品磷酸的濃度必然會下降。

5、成品酸渾濁

實際生產過程中會遇到成品酸沉降困難，外觀渾濁，不利于下游產品的生產。

6、氟硅酸產量低

氟硅酸作為濃縮的副產物，具有很高的環保和經濟效益。但實際生產過程氟硅酸產量往往不高，大量的氟帶入循環水系統將加快設備腐蝕，氟洗滌氣液接觸不良是主要原因。過程控制也影響氟硅酸產量，及時將合格的氟硅酸排放出系統有利于氟洗滌率的提高。

7、氟硅酸硅膠含量高

在磷酸濃縮過程中，氟以 SiF4和 HF 兩種形式逸出其反應式如下：

3SiF4+（n+2）H2O?2H2SiF6+SiO2·nH2O（硅膠）

6HF+SiO2?H2SiF6+2H2O

當n（SiF4）：n（HF）<1：2時，不會生成硅膠。

經實際觀察，將成品酸濃度提高至48%（P2O5）以上時，SiF4與 HF 的逸出比小于2，可有效減少硅膠的生成。

四、濕法磷酸濃縮裝置生產過程中常見問題的處理方法

濕法磷酸濃縮生產過程中出現的問題均可以在設計過程中找出原因，下面就從工程設計的角度來提出處理方法。

1、閃蒸室真空度不夠的處理方法

對于大氣冷凝器進水量不足，應加大循環水量，定期檢查循環水噴頭;

對于循環水溫過高，應定期清理涼水塔布水管，或者補入低溫水置換循環水;

對于漏入空氣量太大，應開展查漏堵漏工作;在系統清洗過程可選擇將清洗液補滿至P2O5分離器，有利于排查氣相漏點。

對于真空管線堵塞或者除沫器堵塞，應定期停車檢查清理氣道管線和除沫器。在清理過程要將清理下的硅膠完全移除系統，避免在運行過程中造成堵塞。

2、石墨換熱器出口，酸溫度偏低的處理方法

對于蒸汽溫度低，蒸汽流量過小，應調整脫鹽水量，加大蒸汽流量。

3、石墨換熱器溫差過大的處理方法

主要體現在石墨列管堵塞，應停車清洗石墨換熱器，清洗液的選擇可選擇硫酸清洗液或者氟硅酸清洗液，氟硅酸清洗液對換熱器結垢的清洗效果較佳。

4、成品磷酸濃度偏低的處理方法

對于進閃蒸室酸溫偏低，應提高進蒸發室酸的酸溫、蒸汽溫度或增大蒸汽流量。

5、成品酸渾濁的處理方法

通過實際運行觀察，提高成品酸酸溫，有利于減少成品酸的渾濁情況，當下游裝置對成品酸酸質要求提高時，可適當減小濃縮系統負荷以提高酸溫。

6、氟硅酸產量低的處理方法

以貴州某磷化工裝置為例，在管道洗滌正常運行的情況下，氟吸收率可接近80%，通過強化管道洗滌能較快的提高氟硅酸產量。同時，應做好氟硅酸比重跟蹤工作，強化過程管理。

7、氟硅酸硅膠含量高

在生產條件允許的情況下，適當提高成品酸的濃度（大于48%）。

五、結束語

綜上所述，在濕法磷酸濃縮過程中，由于磷酸介質具有特殊性特征，所以對生產過程的工藝參數控制尤其重要，對于生產過程中出現的問題，應該先從可能影響這些參數的工藝條件進行分析，從而找到解決方法。

參考文獻：

[1]張衛紅，堯宗林.磷酸濃縮石墨換熱器列管結垢清洗方法的探索[J].貴州化工，2010（05）：53-54.

[2]穆勁.緩釋阻垢劑在磷酸濃縮中的運用[J].貴州化工，2014（04）：45-46.

（作者單位：貴州磷化集團）