濕法磷酸濃縮氟回收系統改造

楊偉根

（云南磷化集團有限公司，云南 昆明 650600）

在濕法磷酸生產過程中氟的分布：成品磷酸中占70%～80%，磷石膏中占15%～30%，氣相含氟物質占3%～5%，所涉及的流程主要為磷酸制備及濃縮階段［1］。提高濕法磷酸濃縮系統的氟回收率，利用副產氟硅酸制備工業用途廣泛且附加值高的SiF4和氟化氫等，不僅提高了濕法磷酸生產過程的附加經濟效益，而且實現了資源的回收利用。

1 現有工藝介紹

圖1 濕法磷酸濃縮氟回收系統工藝流程

濕法磷酸濃縮氟回吸收系統配有2個氟循環洗滌吸收塔，其工藝流程見圖1。第一氟吸收塔配置洗滌循環泵1臺，流量750 m3/h，揚程53 m，為第一氟吸收塔管道洗滌和塔洗滌噴淋裝置（共計21 套）輸送洗滌液；第二氟吸收塔配置洗滌循環泵1 臺，流量700 m3/h，揚程53 m，為第二氟吸收塔管道洗滌和塔洗滌噴淋裝置（共計14 套）輸送洗滌液。洗滌液循環管道采用鋼襯膠管道。

2 存在的問題

2.1 循環液洗滌管道堵塞嚴重

第一氟吸收塔噴淋洗滌點過多（共有21 個），而且進口噴槍口徑偏小（為DN80），易堵塞；另外循環洗滌管配置存在缺陷，導致各點流速相差太大，易造成硅膠沉積而引發堵塞。

2.2 設備、管道腐蝕嚴重

根據設計要求，氟洗滌應該集中在前端，但是前端噴淋洗滌管道堵塞情況較多，使得洗滌效果變差，加劇了后端的洗滌壓力，造成循環水氟含量高，在管道及設備局部出現內襯損壞時對其腐蝕加劇。

在真空氟洗滌環境中選用鋼襯膠管，在法蘭、三通處容易出現穿孔導致管道腐蝕嚴重，并且現有的圓形環管設計為非標件，更換困難，對備件要求高。

2.3 操作條件惡化

濕法磷酸濃縮氟回收系統，由于泄漏和堵塞使得部分噴淋裝置停用，造成整個噴淋系統不能達到設計要求而失去平衡，導致整個操作條件惡化。

3 改造措施

3.1 第一氟吸收塔

第一氟吸收塔直徑為4 500 mm，根據第一氟吸收塔配置的洗滌循環水量，本著氟洗滌重在前端的原則，加大進口管的洗滌水量，將進口管道上原裝配的3 組DN80 噴槍改為DN150 噴槍（型號標識為LY18-10-6 L：200/1000），此型號噴槍在負壓狀態下的最佳操作流量為60～70 m3/h；取消第一氟吸收塔下層環管，保留上部和中部2層環管，并重新配置噴淋裝置，噴淋裝置選用型號為LY24-10-4 L：150/1330噴頭，此型號噴頭在負壓狀態下的最佳操作流量為40～50 m3/h；環管采用變徑環形分布器（型號為EKH4500-8/6/4-6），以減少因流速下降帶來的硅膠沉積而引發堵塞。改造后的第一氟吸收塔工藝流程見圖2。

圖2 改造后氟吸收塔工藝流程

3.2 第二氟吸收塔

第二氟吸收塔直徑為4 000 mm，原進口管道配置6 組噴淋噴槍，取消3 組，將噴槍從DN100 更換為DN150，型號標識為LY18-10-6 L：200/1000。為減少因噴頭霧化產生的霧沫帶出，將第二氟吸收塔噴頭DN100 更換為DN150，型號標識為LY24-10-446 L：150/1200，此型號噴頭在負壓狀態下的最佳操作流量為60～70 m3/h。環形管同樣采用變徑設計（型號為：EKH4000-8/6/4-4）。改造后的第二氟吸收塔工藝流程見圖2。

3.3 材質選擇

環形分布器選擇鋼骨架聚乙烯復合管定制管件，采用優質低碳鋼與進口高密度聚乙烯（HDPE）材料復合而成，具有耐腐蝕、耐敲打、抗沖擊能力強、內壁光滑（輸送阻力小）等特點。

噴淋裝置材質采用高強度聚合塑料（GFP），具有強度高、耐腐蝕、耐磨蝕、重量輕、方便檢修維護等優點。

3.4 結構形式

環形分布器由原來的圓形改為八邊形結構設計制作，采用法蘭連接，拆裝清理極為方便。為減少熱應力對分布器設備的影響，在每個環形分布器的出口處加裝膨脹節，見圖3。選用LY 型噴淋裝置，其結構見圖4。

圖3 環形分布器

圖4 LY型噴淋裝置

4 改造效果

4.1 堵塞情況

共更換26只噴頭，其中一氟氣相管3只，第一氟吸收塔12只，二氟氣相管3只，第二氟吸收塔8只）。更換后運行周期內噴頭堵塞情況見表1。

表1 噴頭堵塞情況統計

新型環管、噴頭管件均為法蘭連接，對接式環形分布器采用八邊形結構設計制作，運行32 d 管道、法蘭無泄漏。新型噴頭為標準件，便于檢修，縮短了檢修時間。

4.2 運行周期及氟回收率

改造后，未再出現因為堵塞而停車清理的情況，運行周期可以保持在30 d以上，氟回收率也由改造前的55 kg/t提高至60 kg/t。

5 結語

改造后，噴頭堵塞率下降，管道內結垢物較少，在開車期間，新型環管、噴頭未因連接法蘭及管道泄漏造成破真空等情況發生。另外，新型噴頭為標準配件，材料易采購，檢修維護相對容易、快捷，有效提升了裝置運行效率及氟回收率。