150 kt/a磷酸一铵生产装置技改总结

2017-07-01王磊

肥料与健康 2017年2期

关键词：粉状一铵磷酸

王磊

(威海恒邦化工有限公司山东威海 264501)

150 kt/a磷酸一铵生产装置技改总结

王磊

(威海恒邦化工有限公司山东威海 264501)

针对国内粒状磷酸一铵产能过剩的现状，对原有的磷酸一铵生产装置进行技术改造，使该装置具备同时生产粒状和粉状磷酸一铵的能力。改造实施后，装置实现了满负荷生产，有效降低了产品生产成本。

磷酸一铵；技术改造；总结

威海恒邦化工有限公司(以下简称恒邦化工公司)是生产液氨、磷复肥、黄金的大型资源综合利用企业，于2010年实施磷石膏综合利用及产业升级项目，采用萃取法磷酸和料浆法磷酸铵生产工艺建成120 kt/a二水物湿法萃取磷酸装置和150 kt/a料浆法磷酸铵装置各1套，主要产品为颗粒状磷酸一铵(MAP)，产品规格w(P2O5)以55%，58%和60%为主。近年来，国内磷酸铵总产能严重过剩，给磷肥生产企业带来很大的销售压力。面对严峻的市场形势，恒邦化工公司从市场需求角度出发，结合生产装置的特点，决定在现有硬件设施的基础上进行技术改造，使该装置具备生产粒状和粉状MAP的能力，产品在满足自有200 kt/a复合肥生产装置需求的同时，向其他磷复肥生产企业供应原料。目前，改造后的装置开车率达到90%以上，有效解决了恒邦化工公司生产、销售的瓶颈问题。

1 工艺流程的优化

设计目标：采用投资最少、原有设计工艺变动最小的设计方案，实现装置可同时生产粒状和粉状MAP，灵活调整产品结构，适应市场需求。

根据原有装置工艺流程，设置高效热风机、换热器、高压柱塞泵、粉铵塔等设备；造粒尾气洗涤系统采用文氏洗涤-复档洗涤-喷淋洗涤的设计方案进行三级洗涤，有效回收粉尘，确保尾气达标排放。技改后的MAP生产工艺流程见图1(虚线框内为新增设备)。

从整体来看，原有工艺设计基本没有变动，仅是在中和浓缩与尾气洗涤系统之间增设料浆副线，使之与原生产粒状磷酸一铵料浆主线并联，以此实现设计目标。从安装现场实际情况看，设备布置紧凑，设计较为合理，完全可以实现设计目标。

图1 技改后的MAP生产工艺流程

2 主要设备设计选型

2.1 粉铵塔

粉铵塔与造粒干燥机在生产磷酸一铵中的作用相类似，主要区别在于造粒干燥机内物料与热风进行并流换热，而粉铵塔内是逆流换热。

磷酸一铵料浆在高压柱塞泵的作用下自粉铵塔塔顶喷枪呈雾状喷出，空气经换热器与热风炉烟道气换热后自塔底向上对雾化的磷酸一铵料浆干燥蒸发，降落至沸腾段的干燥的粉状磷酸一铵经溢流口进入冷却塔进行降温，然后由皮带输送机送至成品包装工段进行包装、储存或外售。

粉铵塔的设计选型主要根据进出口物料组成，通过物料和热量衡算，得出水分蒸发量、干燥所需热量，从而确定塔内物料接触截面直径、塔高等参数。经计算，本装置粉铵塔设计尺寸为Φ9.0 m×36.0 m，塔体采用钢筋混凝土结构；选用的风帽型号为8-Φ7.0 mm，总计3 520个。从实际运行情况看，粉铵塔设计合理，可满足生产要求。

2.2 高效热风机和换热器

高效热风机和换热器是对料浆进行干燥蒸发的主要装置，风机选型不合理或换热器面积存在偏差，均会直接影响系统热负荷。入塔热量过小，易造成产品水分含量超标、结块等；入塔热量过大，虽产品水分含量可控，却易造成包装温度过高，同时也提高了生产成本。因此，高效热风机和换热器的设计显得尤其重要。

结合当前所使用的换热器运行情况，通过热量衡算，高效热风机的风量宜选择150 000 m3/h(标态)，配套的电机功率500 kW，风机型号G6- 51No15D。换热器总换热面积2 000 m2；采用空气水平进、出，烟道气顶部进、出的迷宫式结构；换热器1室主受热部分材质选用20g，2室和3室材质选用Q235。从实际运行情况看，产品含水质量分数可控制在1.0%以下，包装温度低于45 ℃，有效减轻了产品结块现象。

2.3 热风炉和高压柱塞泵

设计热风炉热利用率在0.75～0.85。通过核算，系统需外供热量在24 283～27 214 MJ/h(5.8×106～6.5×106kcal/h)。恒邦化工公司现有41 868 MJ/h(1.0×107kcal/h)链排热风炉，可以满足生产需求，故对热风炉相关配置不再进行调整。

本装置的设计产能为150 kt/a，参考现有60 kt/a粉状磷酸一铵生产系统及粒状磷酸一铵生产系统运行情况，高压柱塞泵(三缸泵)定型为3DP27- 8X- 2- 00，运行压力为8.0 MPa，喷浆量为18～22 m3/h。

2.4 新增主要设备

技改后新增主要设备见表1。

表1 技改后新增主要设备

3 指标控制

3.1 中和度

料浆中和度直接影响磷酸一铵产品的组成、水溶磷含量、氨损失、氟逸出率及料浆黏度等，是中和过程最重要的控制指标。当中和反应的中和度为1.00时，中和后理论上全部为NH4H2PO4，但根据溶解度曲线，此时体系的溶解度最小，因此，应避免在中和度为1.00下操作。

结合中和料浆流动性，一般采用强制外环流的强制中和反应器将反应中和度控制在1.00～1.05，原料气氨采用多点加入的方式加入料浆循环泵的出口，以减轻剧烈的中和反应所引起的设备振动，温度控制在112～116 ℃。

当在一次中和度条件下产品质量出现波动时，或转换至生产粒状磷酸一铵时，可根据实际情况对料浆适当进行二次中和。料浆二次中和度的控制同样直接影响产品的质量，中和度过低将导致产品质量不达标，中和度过高则趋向于生成磷酸二铵。

该装置的二次中和在二次中和槽内进行，加氨方式与传统的预中和槽类似，气氨采用多点切线方式加入，中和槽内设置搅拌器，最终n(NH3):n(H3PO4)在1.05～1.10，温度控制在100～110 ℃。中和度运行控制参数如表2所示。

表2 中和度运行控制参数

3.2 干燥温度

磷酸一铵料浆干燥过程：高压柱塞泵将料浆送至粉铵塔顶部,经压力式喷嘴雾化喷出；料浆雾滴在下落过程中与经换热的热空气逆流接触，换热并蒸发水分；成形的细颗粒落入塔底的流化床层中进一步干燥，最终成品经溢流口进入冷却塔冷却，再经皮带输送机送至成品岗位包装。

受磷酸一铵和磷酸二铵熔融、分解温度的限制，粉铵塔热空气进口温度不能超过150 ℃，宜控制在135 ℃左右。出塔尾气温度与产品含水率的相关性较小，尾气温度超过40 ℃即可，一般控制在85 ℃以下。粉铵塔干燥控制温度见表3。

表3 粉铵塔干燥控制温度 ℃

3.3 粉尘处置

在生产粉状磷酸一铵的过程中,由于粉铵塔内气、液对流形成自然空气的冷却，往往导致大量粉尘逸散，不仅影响生产作业环境、造成成品粉尘逸散浪费，而且也不符合环保要求。在装置的设计过程中，结合现有装置的实际生产情况，采用文氏洗涤-复档洗涤-喷淋洗涤的设计方案进行三级洗涤，有效回收粉尘，确保尾气达标排放。

4 运行情况

从该装置投运后的实际情况看，流程设计简洁、设备选型合理、运行稳妥可靠，完全满足实际生产要求。改造后产品质量见表4。

转产粉状磷酸一铵，尤其是高养分含量产品的推出，使恒邦化工公司产品销售范围有效拓宽，在满足自有复合肥装置生产需求的同时，辐射销售周边磷复肥生产企业。在低迷的市场环境下，产品市场接受度高，系统高负荷运转，有效降低了装置的运行成本。

我国现有绝大多数成规模的磷复肥生产企业在生产磷酸一铵和磷酸二铵时，产品规格单一，在低迷的市场情况下，开车率低、运行成本高，若对装置进行合理的技术改造，使装置具备粒状和粉状磷酸铵产品灵活转换的生产模式，是提高企业市场竞争力的有效途径之一。

Sum-UpofTechnicalRenovationofProductionUnitfor150kt/aMonoammoniumPhosphate

WANG Lei

(Weihai Humon Chemical Co., Ltd., Weihai 264501, China)

In connection with current situation of excess production capacity for granulated monoammonium phosphate in China, a technical renovation is carried out on original monoammonium phosphate production unit, making the unit have the capacity to produce both granulated and powdered monoammonium phosphates. After implementation of the revamp, the unit is put into full-load operation, production cost of product is reduced effectively

monoammonium phosphate; technological transformation; sum- up