我国磷化工生产的工艺设备选型及维护

浅析我国磷化工生产的工艺设备选型及维护

摘要：在磷化工生产中，其工艺设备的选型及维护的科学与合理性直接影响整个生产过程的顺利进行和经济效益，进行高效率、低能耗、少污染的工艺设备选型与维护对磷化工生产具有非常重要的意义。本文首先介绍了磷化工产业的基本特点及组成工艺，然后对磷酸料浆泵与湿法磷酸淤渣分离设备的选型进行了具体介绍与分析。

关键词：磷化工工艺选型

一、磷化工产业介绍

1.磷、磷肥、磷酸盐工业

磷是一种用途十分广泛的化工原料性产品，在国民经济中占有重要地位。黄磷性质活泼，化合性强，可生产出多种产品，目前全世界一半以上的黄磷主要用于制成磷酸和磷酸盐，应用于肥料工业、洗涤剂、食品工业、医药工业、农药和电子工业、纺织、玻璃、冶金和陶瓷等行业，对磷酸盐的需求也日益增加。此外，黄磷的化合物可制成燃烧弹和烟幕弹等，在国防上占有一定地位。

2.磷酸的生产工艺

2.1热法磷酸生产

热法磷酸生产流程可简化为：电炉制磷→黄磷燃烧→吸收并水解→磷酸。

2.1.1完全燃烧法：（一步法）

电炉出来的含元素磷的炉气直接燃烧，炉气中co也一起燃烧

此法因热利用差（磷酸酐强腐蚀，大量反应热无法利用）工业上未被采用

2.1.2液态磷燃烧法（二步法）

工业常用流程，第一种：黄磷燃烧→五氧化二磷→水冷却、吸收→磷酸，又称水冷流程；第二种：黄磷燃烧→五氧化二磷→冷磷酸冷却、吸收→磷酸，又称酸冷流程。

热法磷酸一般含>85％磷酸，浓度高、质量纯，是食品、医药工业用磷酸的主原料。热法磷酸用元素磷生产，1吨元素磷(可产1.38吨100％磷酸)，需耗电12500～15000kwh，属高能耗产业。

2.2湿法磷酸生产

用无机酸分解磷矿制得：常用硝酸、盐酸、硫酸、氟硅酸。由于硫酸钙溶解度很小，容易和磷酸分离，所以湿法磷酸实际上是指硫酸分解磷矿制得的磷酸。随料浆温度、磷酸浓度、硫酸用量等条件不同，硫酸钙水合物有三种形态：

，生产流程有如下几种：

2.2.1二水物流程：分多槽或单槽流程，无回浆和有回浆流程，真空冷却和空气冷却流程。产品一般含28~32％的p2o5，磷总回收率：93%~97%。各国广泛应用。

2.2.2半水-二水物流程：先使caso4形成半水物结晶，后再水化重结晶为二水物,磷总回收率：98%~98.5%。

2.2.3二水-半水物流程：磷总回收率：99%左右。

2.2.4半水物流程：可得高浓度磷酸40%~50%p2o5，可直接生产磷酸铵或重钙，已建成1300t/dp2o5的大厂。

3.其他磷酸盐的生产工艺

图1和图2分别给出了三聚磷酸钠和磷酸氢钙的生产流程简图。

二、磷化工生产中的设备选型

1.磷酸料浆泵的选型

1.1泵结构形式选择

应根据介质特性及反应槽中的搅拌条件，选择具有耐磨和耐腐性能的泵过流部件材料及合理的结构形式。在磷酸介质含固量低于3％的条件下，超低碳钼三钛和铝二钛的耐腐性能优良，但在磷酸料浆含固量25％~35％的条件下，耐磨性能不高，使用寿命缩短。所以，在选择泵过流部件材料时应特别注意介质和工况条件。

1.2转速的选择

泵的转速较高时，会加速蜗壳和叶轮等过流部件的磨蚀和腐蚀。我国的磷酸装置用泵和国外磷酸磷铵装置用泵的转速，大部分是1460r/min和970r/min。因此，在满足扬程、流量的前提下，应尽可能地选择低转速的泵。

1.3立式泵与卧式泵的选择

卧式泵与立式泵相比，具有以下优点：

1.3.1价格较低，通常是相同扬程和流量条件下立式泵的1/2到1/3，甚至可达1/4。

1.3.2立式泵支承架下的悬臂轴长度有限，在生产上，通常会在控制液位时较为麻烦。

1.3.3若立式泵不能直接安装在一个大槽上，则必须架设立式泵，由大槽下部侧面开孔将介质该立式泵的小槽上，这将会增加投资，浪费人力物力。

1.4泵叶轮型式的选择

由于磷铵料浆、料浆和磷酸中通常含有固体颗粒，当温度下降时，溶解度降低而析出，很容易在泵的叶轮尤其是蜗壳上结成坚硬的垢层,因此，在磷酸磷铵装置中，一般要选用开式叶轮，尤其在磷酸装置反应槽及磷酸过滤系统中，一定要选用开式叶轮；磷铵料浆泵也应选用开式叶轮。

2.湿法磷酸淤渣分离设备的选型

湿法磷酸贮存过程中沉降出的固体杂质称为淤渣，它可堵塞设备、管线及运输工具，并影响产品质量。因此在进行湿法磷酸生产中须进行淤渣分离。

设备选择的原则一般应满足：投资少、效率高、占地面积小、操作简单、淤渣分离较完全、滤饼含液量低等。由于真空过滤设备推动力比较小，当细小的结晶颗粒堵塞滤布后，操作将无法进行，不能满足磷酸淤渣分离的需要。因此根据工艺要求，设备选择加压型过滤机。经研究分析，以下3种加压型过滤机可以考虑使用。

2.1芬兰康克公司拉罗克斯全自动压滤机

优点：滤板放置水平，避免了重力对物料分布的影响，使得滤腔内的物料分布均匀，具有较高的自动化程度；压榨力和过滤能力较高，经洗涤及压缩空气风干后滤饼具有较低的含湿量；可采用顺流或逆流洗涤、过滤，洗涤液耗量低、洗涤效率高、循环量小；具有较小的占地面积及较好的操作环境，易于运行及维修。缺点：设备成本高、投资大。

2.2厢式压滤机

优点：技术成熟，适应性强，运行成本较低，设备投资较少。缺点：自动化程度不高；垂直放置滤板，物料易受重力影响而分布不均；占地面积较大，操作环境较差。

2.3叶片式压滤机

优点：自动化程度较高，投资较少。缺点：需增加辅助设备及添加相应的助滤剂。由于采用不锈钢滤网，当进行湿法磷酸生产后极易结垢，还可能会堵塞滤网，清洗较为困难。

三、结束语

磷化工产业在我国国民经济发展中占有重要地位，而工艺设备的选择与维护对磷化工生产来说至关重要，因此应根据具体情况科学合理的进行工艺设备的选择和维护，以高效率、低能耗、零污染为目标的工艺设备选择与维护将会是日后的研究与发展方向。参考文献[1]毕强.浅议我国磷化工产业的发展现状,存在的问题及其对策分析[j].商场现代化,2007(04z).[2]雷建文.浅议磷酸料浆泵的选