降低磷酸二铵氨耗的一些措施与效果_邱灿辉

降低磷酸二铵氨耗的一些措施与效果
邱灿辉
(江西贵溪化肥有限责任公司)
摘要:试述用TR管式反应器生产磷酸二铵时,一些降低液氨单耗的措施与效果。

关键词:磷酸二铵管式反应器液氨单耗
贵溪化肥有限责任公司磷铵车间原生产工艺为常压预中和二次氨化生产磷酸二铵工艺,在97年为扩大产能改为TR管式反应器一次氨化工艺,取得了一些成果。

如现场更整洁、粒度更均匀等,但同时也存在产品水分过高、操作幅度窄等一系列问题,更为重要的是,产品的液氨单耗一直偏高,管式反应器的氨逸出率始终在25%-30%左右,无法达到15%的设计值,在造粒机尾气风管多次测到1.6T/h以上的氨逸出量,尾气烟囱也偶有超标,与国内同行业的先进水平相比存在着较大的差距。

公司管理部门与磷铵车间成立了公司级与车间级的降低产品氨耗攻关小组,在工作中取得了一些共识,也采取了一些相关措施,试述如下。

1管式反应器生产的特点
根据设计参数及操作经验,管式反应器生产一般具有如下特点:
1.1由于不用预中各槽和减少造粒机返粒,因而节省了相应的设备投资。

1.2充分利用反应热除去水分,节约了产品干燥的燃料消耗。

1.3由于反应时间短,来不及形成水不溶磷酸盐复合物,故产品水溶磷含量高。

1.4操作简便,设备启动快,一分钟内各流速即可稳定下来。

1.5由于物料在反应管中停留时间极短,缓冲性很小。

因此要求反应物计量准确,流量稳定。

1.6生产磷酸二铵时氨溢出15%-20%,有时会更高,需大量酸洗以回收尾气中的氨。

2降低氨耗思路
一般来说,影响磷酸二铵产品氨耗的主要因素有二个:一个是磷酸氨化过程中氨的逸出率,另一个则是尾气洗涤系统对造粒尾气中氨的洗涤效果。

因此,要降低产品的氨耗,也必须从以上二个方面着手。

2.1关于管式反应器的氨逸出率问题:从管式反应器生产的特点看,其本身就存在氨逸出率偏高的问题(约为15%),从公司多年来用管式反应器生产的情况看,该装置受原料质量影响,在操作指标(混酸密度,温度,管式反应器压力)上,远不能达到设计时的要求,从而造成了反应不够充分,氨的逸出率自然居高不下(约为25%-30%)。

2.2尾气洗涤系统的氨吸收问题:尾洗系统的氨吸收大致可分为造粒机尾气风管洗涤、文丘里洗涤及卧式洗涤器洗涤三个环节,其中造粒尾气风管中是否加入稀酸及加入酸量的多少是影响其吸收效果的重要因素,文丘里洗涤则以控制其洗涤液的中和度作为重要指标,用管式反应器生产后,中和度多在1.2-1.4左右,不能达到的小于0.8的控制要求,吸收效果不够理想,而卧式反应器存在带液及结垢问题,氨洗涤效果偏差。

3为降低产品氨耗,近期采取的一些措施
根据低投入、高收益及由易而难的原则,在公司管理部门及车间的共同努力下,近期采取了以下一些措施。

3.1用常压反应器--管式反应器代替配酸槽--管式反应器生产及在常压反应器中增设搅拌桨:实践证明,因常压反应器的容积比配酸槽大得多,故同样的生产负荷下,混酸的停留时间明显增加,对强化氨与酸的反应有一定效果,但常压反应器因容积大而底部易积料,导致混酸管线及管式反应器啧头易堵塞,后在常压反应器里增设搅拌桨,效果较好。

3.2提高混酸的温度以促使反应完全:通过在配酸槽增设蒸汽管,混酸温度可提高约10e,从而增加了管式反应器的反应热(测温点温度约可提高6)8e),使反应更加完全,减少氨的逸出率。

但在实际生产过程中,因管式反应器的温度(约110e)与其设计值(约150e)仍有较大差距,故氨耗降低效果不够理想。

3.3造粒机尾气风管及文丘里分段洗涤:通过将造粒机尾气风管洗涤液直接引入常压反应器,可大幅度减少进入后段的氨量,文丘里洗涤中和度可降至0.8以下,加强了洗涤效果。

但尾气洗涤系统减少了进氨量的同时,也减少了加入的水量,文丘里洗涤液密度提高,文丘里结垢严重。

改变文丘里洗涤器的浓酸加入点后,结垢部位会相应改变但无法避免结垢现象。

多次试验证明管式反应器的氨逸出量及系统细粉量对此影响较大。

3.4卧式洗涤器加硫酸及稀酸:多次取样可知卧式洗涤器洗涤氨量约20Kg/h左右,效果很差,在加入硫酸及稀酸后,洗涤效果加强,洗涤氨量可达100Kg/h左右。

但洗涤器填料易结垢。

影响了生产稳定性。

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2009年3月降低磷酸二铵氨耗的一些措施与效果
3.5改变管式反应器的反应段大小:将管式反应器反应段直径适当改小,使其热通量向最佳值(9.8*104kj/ h.cm2)靠近,管式反应器的反应压力、温度均升高,通氨量会有明显降低。

但在浓酸含固量过高的情况下,管道及喷头堵塞严重,因此要实现最佳操作指标,必须首先解决浓酸的质量问题。

3.6改变管式反应器的氨进入方向:经参考各厂家的管式反应器,将氨进入方向由切线加入改为从管式反应器后端加入,以促使物料混合均匀,强化反应效果,且以液氨代替气氨生产,以节省蒸汽。

试验表明,目前的管式反应器不具备用液氨生产的条件,参考兄弟厂家的情况或与有经验的科研单位合作对管式反应器进行技改,是比较合理的途径。

4结束语
从上述各项措施看,稳定磷酸的酸质是稳定生产、保证造粒机尾气风管洗涤效果的前提。

因与常压反应器的反应温度、压力、停留时间等截然不同,在酸质偏差情况下(尤其是含镁与铝的固相物过多导致料浆黏度急剧增加),管式反应器的氨逸出率明显偏高,因此其反应特性及料浆性质、料浆的造粒机理等相关问题需进一步观察与探讨。

同时管式反应器本身指标操作范围较小、调节手段少,系统容易出现波动,需想法强化系统筛分、破碎能力,为管式反应器的生产创造有利的条件,以使其操作指标向设计数据靠近。

对于洗涤系统而言,进入的氨量过大是影响洗涤效果及导致系统结垢的主要原因。

一方面需考虑加大投入实现二级洗涤,减轻现有
洗涤设备的压力;更重要的是如何去降低管式反应器的氨逸出率,才是解决目前氨耗偏高问题的关键。

参考文献
[1]江善襄,方天翰,戴元法,林乐.磷酸、磷肥和复混肥
料.化学工业出版社.1999
[2]沈浩.磷酸质量对磷酸二铵生产的影响.磷肥与复
肥.2006(6)
92江西化工2009年第1期。