提高湿法磷酸浓缩产量的控制手段

1、提高湿法磷酸浓缩产量的控制手段 提高湿法磷酸浓缩产量的控制手段 摘 要：通过对磷酸浓缩过程中影响产量的关键因素研究，采取有效的控制提高产量。 关键词：湿法磷酸 浓缩产量 手段 磷酸浓缩是湿法磷酸生产高浓度磷肥的一个重要工序，现国内大多数浓缩装置采用的是技术较成熟的典型强制循环真空蒸发流程。一般为到达浓缩过程的连续高效运行，在稀酸质量稳定的情况下，系统磷酸温度和真空度两个工艺参数的控制就非常重要。现就以云南三环中化化肥15万吨P2O5/年的浓缩装置为例，分析影响磷酸浓缩产量的控制因素：闪蒸室压力和磷酸温度；磷酸浓缩提供的热量；循环冷水量及水温，并对提高磷酸浓缩产量的控制手段进行讨论验证和总结。

2、一、影响磷酸浓缩产量的控制因素 1.闪蒸室压力和磷酸温度 云南三环中化化肥的浓磷酸产品浓度控制指标为47%P2O5。在常压下，47%P2O5磷酸的沸点约为120。83时，47%P2O5磷酸的蒸汽压约为15kPa，也就是说，必须保证闪蒸室绝压小于等于15kPa时，磷酸溶液才会沸腾。 从上图来看闪蒸室的压力。在所有的技术资料和设计中，均把闪蒸室绝压设定在8 kPa左右，对浓缩的产量的提高是非常有利的。但是，较低的操作压力也带来差距问题。因此，对闪蒸室压力的控制，要考虑整个系统的最正确平衡点来确定出一个控制范围，这样才能发挥浓缩的最大负荷。 再从上图来看闪蒸室磷酸的温度。生产47%P2O5的磷酸产品

3、，理论上，闪蒸室绝压8kPa时，磷酸温度在76左右即可进行浓缩操作，在15 kPa时，磷酸温度要控制在83左右。实际上，无论是8kPa还是15kPa所对应的磷酸温度是多少，都可以通过提高磷酸的温度来增大在这个压力下的磷酸溶液水蒸发的推动力。一般来说，闪蒸室内采用衬胶，其平安使用温度应在85以下适宜。 2.磷酸浓缩提供的热量 磷酸浓缩过程是把稀磷酸加热使水蒸发，因此装置能提供的最大热量和对二次蒸汽的冷凝能力决定了装置的磷酸浓缩产量。 云南三环中化化肥的15万吨P2O5/年磷酸浓缩装置采购的列管式石墨换热器，热负荷为1.21×108kJ/h；提供的参数中，磷酸循环量为12000m3/h，

4、管内磷酸流速为2.75 m/s。 我们来计算这个换热器提供的热量与温升之间的关系： 26%P2O5稀磷酸浓缩至47%P2O5浓磷酸，设计每小时生产27.78吨100%P2O5，参加的133的饱和蒸汽定额为2.0吨/吨P2O5，提供应磷酸溶液水蒸发的热量为： Q=27.78×2.0×2165×1000=120287400kJ 式中：2165为133的饱和蒸汽热焓值 换热器温升为： t=Q÷V÷÷Cp=120287400÷12000÷1600÷2.984=2.01 式中：t-换热器的温升，；V-磷酸循环量，

5、m3/h；-浓磷酸比重，kg/m3； Cp-磷酸的比热容，kJ/kg。 同样的，当热负荷到达1.21×108kJ/h时，换热器温升为： t=Q÷V÷÷Cp=121000000÷12000÷1600÷2.984=2.10 从计算结果可知，提供的热量越大，换热器的温升越大。 3.循环冷水量及水温 磷酸浓缩过程的真空度主要来自于大气冷凝器冷却水对二次蒸汽的冷凝和真空泵对不凝性气体的移出。由于闪蒸室出来的所有热量，除系统散热及氟吸收后氟硅酸带出小局部热量外，全部都进入冷却水系统。生产中必须有大的、效率高的大气冷凝器，以保证汽、液充分

6、接触。而为了保证冷凝效果，冷却水的温度不能太高，一般应控制进大气冷凝器的循环水温度在26以下。 二、提高磷酸浓缩产量的控制手段 1.适当提高闪蒸室的绝压及磷酸温度 以往一般认为，闪蒸室的绝压控制在713kPa，磷酸温度在78左右较为适宜。因为，这样控制可降低磷酸溶液的蒸汽压力，增大磷酸溶液水蒸发的推动力。但是，较低的闪蒸室绝压及磷酸温度不利于水分的蒸发，至使浓缩发挥不到最大的负荷，影响磷酸浓缩的产量。 下面以云南三环中化化肥15万吨P2O5/年浓缩装置的数据为例，进行比拟说明。 2021年1月至5月浓缩装置主要数据如下： 表中，浓酸质量及稀酸质量相差不大。从以上数据分析，适当提高闪蒸室的绝压及

7、磷酸温度对提高磷酸浓缩产量是有利的。通过对化工投料试车，试生产以来5个月数据的整理分析得出，云南三环中化化肥15万吨P2O5/年浓缩装置闪蒸室绝压控制在12.815.4kPa的范围，磷酸温度控制在77.280.6的范围，有利于提高磷酸浓缩产量，其产量最高时可到达29.12t/h，最大可提高11.33 t/h的磷酸产量。 2.控制好石墨换热器的温升及室压，保证换热器的最正确传热效率，到达换热器的最大传热负荷。 从、式的计算结果可知，磷酸浓缩提供的热量越大，换热器的温升越大。以云南三环中化化肥15万吨P2O5/年浓缩装置的数据为例，当浓缩产量为29.12 t/h时， Q=29.12×2.

8、0×2165×1000=126089600kJ 式中：2165为133的饱和蒸汽热焓值 换热器的温升为： t=Q÷V÷÷Cp=126089600÷12000÷1600÷2.984=2.2 在实际生产中，石墨换热器的温升为2.8。 三、控制好循环冷却水量及水温 要保证循环冷却水要很好的和气相接触，必须有大的、效率高的大气冷凝器，以保证汽、液充分接触。而为了保证冷凝效果，冷却水的温度不能太高，一般应控制进大气冷凝器的循环水温度在26以下。为使循环水温度控制在26以下，可采取以下措施：改良冷凝洗涤方式；采用新型特制的防堵喷头，确保冷凝洗涤效果；改良冷却塔塔内的喷头，确保冷却效果；冷却塔填料采用高性能的PP材质点滴填料，可防止循环水析出黏性结晶体堵塞，保证换热面积。 四、结语 综上所述，同一装置磷酸浓缩产量是可以通过过程的控制而改变的。通过认真分析与总结装置的各项数据，采取有效的控制手段，如：适当提高闪蒸室的绝压及磷酸温度；控制好循环冷却水量及水温、石墨换热器的温升，保证换热器的最正确传热效率，到达换热器的最大传热负荷，可提高磷酸浓缩产量。 参考文献 【1】化学