二次蒸汽双效浓缩磷酸铵料浆法生产液氨工艺

二次蒸汽双效浓缩磷酸铵料浆法生产液氨工艺

1节能技术1.1流蒸发器对二次蒸汽的利用在原始设计中，使用的生产工艺是一种典型的片剂生产过程，通过使用二次蒸汽双效浓缩磷酸铵原料浆，可以降低蒸汽的消耗和成本。其工艺过程是,稀磷酸与气氨在外环流管内进行中和反应,中和度n(NH3/H3PO4)控制在1.0～1.1。由外环流蒸发器产生的蒸汽尾气,其压力为0.060MPa,温度为95～100℃;I效换热器加入饱和蒸汽,压力为0.400～0.500MPa,温度为110～120℃,流量为5～7t/h;由I效蒸发器产生的二次蒸汽,其压力为0.065MPa,温度为100～105℃。外环流蒸发器和Ⅰ效蒸发器所产生的蒸汽汇聚在集汽缸后,加入Ⅱ效换热器。二次蒸汽的温度约为100℃,流量为3～4t/h。外环流蒸发器和Ⅰ效蒸发器均为正压操作,而II效蒸发器为负压操作,工作压力为-0.050MPa,抽负压的动力由循环水提供。负压操作的目的是降低磷酸铵料浆的沸点,以便于更有效地蒸发水分,提高料浆的密度。二次蒸汽再利用的工艺流程见图1。料浆法MAP装置中,多采用双效或三效浓缩磷酸铵料浆,蒸发1t水分仅需要不足0.50t蒸汽;1.2循环水加热液氨的工艺过程原设计中,用MAP装置的循环水作为加热介质,通过氨蒸发器将液氨加热成气氨供生产使用。氨蒸发器型号为XAHJ200418-00,换热面积为78m2,设计压力管程为0.4MPa、壳程为2.5MPa,工作压力管程为0.3MPa、壳程为0.5MPa,管程进出口工作温度为60℃和80℃、壳程进出口工作温度为-3℃和50℃。用循环水加热液氨的工艺过程是,由MAP装置循环水泵提供的循环水,与氨蒸发器出口氨压实现自动调节,进入氨蒸发器的管程,加热壳程的液氨后再返回循环水池(见图2)。这样,既充分利用了循环水的低位热能,加热了液氨,节约了蒸汽,以每小时节约蒸汽1.5t计,每年节约蒸汽10800t,价值65万元;又充分利用了液氨的冷源,对循环水起到冷却作用,收到双重节能效果。在2008年5月份年度大修中,我公司又对传统法DAP装置的氨蒸发系统进行了改造,同样用MAP装置的循环水加热供DAP生产所用的液氨,每年因节约蒸汽可节省100万元。1.3提高炉排性能MAP装置中,热风炉型号RH300,额定供热量为3.0×106kJ/h,链条式炉排RSL420,因转速较快,故采用间歇式运行供热;热风机性能不佳,导致烟气温度低(140～160℃),换热器换热效果差,进塔热风温度、风量不足,生产过程不稳定,而且烟气外排,造成能源浪费及环境污染。故重点对热风干燥系统实施技术改造。1、改造炉排电动机,增加调频器。根据生产负荷的高低,可灵活调节炉排的运行速度,这样有利于控制炉膛温度,保持生产用煤完全燃烧,起到节约能源的作用。因炉排实现连续运行,调节控制十分便利。2、热风机扩能改造的主要措施是增大叶轮直径,由ϕ1460mm改为ϕ1540mm,以满足物料干燥所需的供热量,确保MAP产品水分达标。热风机风量不足是热风干燥系统的瓶颈,改造后系统阻力明显下降,热风炉冒正压现象基本杜绝,换热效率和热利用率明显提高。3、扩大流化床上风帽的孔径,由ϕ6mm改为ϕ7mm。其目的是减小热风阻力,保持喷粉塔内流化床上粉状物料处于良好的沸腾状态,以提高热利用率,降低MAP产品水分。4、降低流化床出料挡板高度,将流化床料层厚度指标由25mm调为20mm,既提高了换热效率,又有效防止了流化床的风帽全部被物料堵塞、糊死,消除了被迫停车清塔疏孔的现象。5、放空炉气工艺改造是利用其二次加热和烘干落地料。原炉气经旋风除尘器除去烟尘后直接外排放空,现将除尘器出口的炉气引入集尘室,烘干其中的物料;并在集尘室下料管口增加一条带式输送机,将烘干后的落地料送至成品包装岗位,变落地料为成品料。改造后,每吨MAP的燃煤消耗下降了10kg,每年可节约燃煤1000t,价值35万元。并且,每年可直接回收落地料约500t,节约了二次加工费用。1.4map装置回用在MAP装置中,先实施清污分流(清净水和污染水分流),再实现轻、重度污水分流,即将MAP装置所产生的废水分为设备冷却水、密封水、轻度污水和重度污水四种,分别引入各自的回收槽内,予以二次利用或多次利用。1、回收冷却水MAP装置设备冷却水包括引风机、热风机、三缸泵润滑系统冷却水等,用水量为1～2t/h。将其引入一个闲置的小钢槽内,并联安装两台管道加压泵,使冷却水得到循环利用。回收水以喷淋形式进入小钢槽内,可起到冷却作用,以防气温高时影响设备的正常运行。当夏季水温降不下来,可适当补充一次水降温。2、铝塑管置换水系统设备密封水包括Ⅰ效、Ⅱ效循环泵、外环流循环泵、供酸泵、循环水泵、三缸泵等的密封水,用水量为1～2t/h。将其进出管道均改为公称直径为15mm铝塑管,增加1个回收水槽和1台管道泵,使其实现封闭循环使用。其置换水可由一次水或循环水补充。在运行过程中,分别控制各设备密封水的出口阀,维持水压在0.3MPa左右,确保密封水压力大于泵腔内酸性流体的压力,以防酸性介质侵蚀机械密封圈而造成泄漏。3、全年节约水设备冷却水和密封水封闭循环改造之后,节约了一次水用量,平均节约水量为2t/h,每年可节约用水14000t;并且,当一次水管网出现故障时,可维持MAP装置正常生产,从而实现长周期稳定运行。2减少技术2.1外环流氨化反应MAP装置采用外环流中和浓缩工艺(见图3),即来自氨站的气氨经计量后,由外环流轴流泵出口加入外环流中和蒸发系统,与系统内磷酸进行中和反应。反应生成含固态和溶液态的磷酸铵混合料浆,反应中和度达1.0～1.1,经外环流中和蒸发器溢流进入Ⅱ效蒸发浓缩系统。经Ⅱ换加热器加热、Ⅱ效蒸发器蒸发浓缩,料浆含水量约为40%。从II效混流泵出口进入Ⅰ效混流泵进口端,料浆再经I效换热器加热、Ⅰ效蒸发器浓缩,制成合格的料浆,其密度控制指标为1.45～1.55kg/L,最终含水量为25%～30%。外环流氨化技术的核心是多点加氨,其目的是降低酸碱反应的剧烈程度,减轻或消除外环流系统管道和设备的震动,有利于提高总氨利用率。我厂原外环流加氨仅2点,现改为6点,效果较好,基本上无震动,再未影响生产。利用外环流氨化反应技术,可使氨的损失率控制在0.05%左右,比普通的槽式中和器的氨损下降0.65%。双效浓缩料浆的氨损失率可控制在0.3%以下,其中II效蒸发器的氨损为0.1%,Ⅰ效蒸发器的氨损为0.2%。外环流中和浓缩系统的总氨损失率是0.35%,和传统法DAP装置的中和、造粒系统的氨损失率相比,仅是其一半或更低,从而达到了减少污染、节约资源的目的。2.2稀磷酸热洗回收技术自2007年8月份以来,我们用稀磷酸代替水热洗MAP装置,收到良好效果。MAP装置每月热洗1次,用水热洗时,净热洗需5h,加水、排水需5h,生产时还需加稀磷酸;而用稀磷酸热洗时,热洗仅用2h,加稀酸热洗后不需要再排放,可直接加氨生产MAP。这样便节约了加水、排水时间,缩短热洗时间共计8h。用稀磷酸热洗2h,可收到用水热洗5h的效果。用稀磷酸热洗效果显著的原因是磷酸(H3PO4)属强极性分子,用其作为溶剂时,由相似相溶原理可知,固体MAP或其结垢物(主要组成为P2O5和N)在磷酸中的溶解度要大于在水中的溶解度,因为水(H2O)是极性分子,所以磷酸的溶解能力要强于水。并且,由溶液的饱和与过饱和理论可知,磷酸中PO3−443-会消除固体MAP或其结垢物中NH+4的过饱和程度,而增加其溶解速率,增大其溶解度。MAP装置的热洗周期为每月1次,每次用水热洗所产生的污水量为60m3。改用稀磷酸热洗后,稀磷酸热洗液可直接生产MAP产品,不需要排放和处理,从源头杜绝了大量污水的产生,减轻了污水处理和再利用的压力,消除了环境污染;并且,回收了N、P2O5资源,降低了生产成本,提高了开车率,收效极其显著。2.3污水废水回用至dap装置MAP装置的重度污水包括设备管道漏料、事故排放液、高压蒸汽吹扫液、清理冲洗液、地坪冲洗水、分析残液等,所产生的污水量以及其中的N、P2O5含量极不稳定,有时几乎没有,有时多达10m3,平均每天约2m3;其中PO3−443-、NH3态氮含量分别为400～600mg/L和200～400mg/L,呈乳白色,有固形物沉淀,pH值为6～7。由于重度污水量少,曾将此污水加入中和浓缩系统,但造成生产波动,且消耗一定的蒸汽,因此不得不另谋出路。2008年9月份,借鉴全厂污水综合利用工程的经验,将此污水送至DAP装置的重度污水池,和DAP污水一起经氨中和至pH值为7～8后,送至原料工序球磨机,作为研磨磷矿的工艺水,收到了良好的效果。该措施运行比较稳定,其工艺流程如图4。实践证明,MAP、DAP装置含N、P2O5的重度污水用于磨矿生产,其工艺是可行的,技术是领先的。不但对磷矿研磨和磷酸生产毫无影响,而且有利于改善矿浆的流动性,使矿浆含水量由32%降至30%以下,为稳定萃取槽水平衡起到了积极作用;有利于改善萃取槽二水物石膏结晶和过滤吸干效果,尤其是污水中NH+4起到了结晶改良剂的作用,为增产、降耗奠定了基础。2.4研磨法分离轻污水来源—轻度污水用于过滤机冲盘水实现污水零排放MAP装置的轻度污水包括二次蒸汽冷凝液、循环水、溢流水、设备密封水、生活水等,污水量为15～20m3/h,其中PO3−443-含量为100～200mg/L,NH3态氮含量为50～100mg/L,呈乳白色,色度相对较浅,一般无固形物沉淀,pH值为7～8。此轻度污水利用有两条途径,一是正常情况下和氨站的轻度污水一起送至磷酸污水调节池,用作过滤机冲盘水的补充水,再作为磷石膏洗涤水,最终以工艺水的形式进入磷酸之中。二是当磷酸生产不正常时,将此污水送至重度污水缓冲槽,再送至球磨机作为磷矿研磨工艺水。MAP装置轻度污水利用工艺流程见图5。自2007年12月份MAP装置轻度污水利用实施改造并投入运行以来,实现了MAP装置污水零排放,既杜绝了环境污染,又节约了资源。每年仅回收污水中NH3态氮和P2O5约100t,价值30万元。3法酸金属酶系统的推广1、料浆法MAP装置采用双效浓缩料浆,较传统法DAP装置采取单效浓缩磷酸,蒸发1t水分可降低蒸汽消耗达60%。就我厂100kt/aMAP装置而言,每年可节约蒸汽36000t,价值200万元以上。2、氨蒸发器改用循环水加热以蒸发液氨,既充分利用了循环水的低位热能,节约了蒸汽,又充分利用了液氨的冷源,对循环水起到冷却作用,收到双重节能的效果。每年可节约蒸汽10800t,价值65万元。3、热风干燥系统包括热风炉改为调频式炉排、热风机增大叶轮直径、放空炉气二次利用、流化床中扩大风帽孔径和降低出料挡板高度等系列技改之后,每年可节约燃煤1000t,价值35万元。4、利用外环流氨化反应和双效浓缩料浆技术,该系统的氨利用率可达到99.65%。和传统法DAP装置的中和、造粒系统的氨损失率相比,仅是其一半或更低。5、周期性用稀磷酸代替水热洗技术和MAP装置重度污水用于磨矿技术,属我公司首创,不仅有利于磷酸一铵和湿法磷酸生产,而且回收利用了资源,杜绝了外排和污染,在国内极具推广价值。6、MAP装置污水实