湿法磷酸浓缩氟回收系统改造

杨伟根

（云南磷化集团有限公司，云南 昆明 650600）

在湿法磷酸生产过程中氟的分布：成品磷酸中占70%～80%，磷石膏中占15%～30%，气相含氟物质占3%～5%，所涉及的流程主要为磷酸制备及浓缩阶段［1］。提高湿法磷酸浓缩系统的氟回收率，利用副产氟硅酸制备工业用途广泛且附加值高的SiF4和氟化氢等，不仅提高了湿法磷酸生产过程的附加经济效益，而且实现了资源的回收利用。

1 现有工艺介绍

图1 湿法磷酸浓缩氟回收系统工艺流程

湿法磷酸浓缩氟回吸收系统配有2个氟循环洗涤吸收塔，其工艺流程见图1。第一氟吸收塔配置洗涤循环泵1台，流量750 m3/h，扬程53 m，为第一氟吸收塔管道洗涤和塔洗涤喷淋装置（共计21 套）输送洗涤液；第二氟吸收塔配置洗涤循环泵1 台，流量700 m3/h，扬程53 m，为第二氟吸收塔管道洗涤和塔洗涤喷淋装置（共计14 套）输送洗涤液。洗涤液循环管道采用钢衬胶管道。

2 存在的问题

2.1 循环液洗涤管道堵塞严重

第一氟吸收塔喷淋洗涤点过多（共有21 个），而且进口喷枪口径偏小（为DN80），易堵塞；另外循环洗涤管配置存在缺陷，导致各点流速相差太大，易造成硅胶沉积而引发堵塞。

2.2 设备、管道腐蚀严重

根据设计要求，氟洗涤应该集中在前端，但是前端喷淋洗涤管道堵塞情况较多，使得洗涤效果变差，加剧了后端的洗涤压力，造成循环水氟含量高，在管道及设备局部出现内衬损坏时对其腐蚀加剧。

在真空氟洗涤环境中选用钢衬胶管，在法兰、三通处容易出现穿孔导致管道腐蚀严重，并且现有的圆形环管设计为非标件，更换困难，对备件要求高。

2.3 操作条件恶化

湿法磷酸浓缩氟回收系统，由于泄漏和堵塞使得部分喷淋装置停用，造成整个喷淋系统不能达到设计要求而失去平衡，导致整个操作条件恶化。

3 改造措施

3.1 第一氟吸收塔

第一氟吸收塔直径为4 500 mm，根据第一氟吸收塔配置的洗涤循环水量，本着氟洗涤重在前端的原则，加大进口管的洗涤水量，将进口管道上原装配的3 组DN80 喷枪改为DN150 喷枪（型号标识为LY18-10-6 L：200/1000），此型号喷枪在负压状态下的最佳操作流量为60～70 m3/h；取消第一氟吸收塔下层环管，保留上部和中部2层环管，并重新配置喷淋装置，喷淋装置选用型号为LY24-10-4 L：150/1330喷头，此型号喷头在负压状态下的最佳操作流量为40～50 m3/h；环管采用变径环形分布器（型号为EKH4500-8/6/4-6），以减少因流速下降带来的硅胶沉积而引发堵塞。改造后的第一氟吸收塔工艺流程见图2。

图2 改造后氟吸收塔工艺流程

3.2 第二氟吸收塔

第二氟吸收塔直径为4 000 mm，原进口管道配置6 组喷淋喷枪，取消3 组，将喷枪从DN100 更换为DN150，型号标识为LY18-10-6 L：200/1000。为减少因喷头雾化产生的雾沫带出，将第二氟吸收塔喷头DN100 更换为DN150，型号标识为LY24-10-446 L：150/1200，此型号喷头在负压状态下的最佳操作流量为60～70 m3/h。环形管同样采用变径设计（型号为：EKH4000-8/6/4-4）。改造后的第二氟吸收塔工艺流程见图2。

3.3 材质选择

环形分布器选择钢骨架聚乙烯复合管定制管件，采用优质低碳钢与进口高密度聚乙烯（HDPE）材料复合而成，具有耐腐蚀、耐敲打、抗冲击能力强、内壁光滑（输送阻力小）等特点。

喷淋装置材质采用高强度聚合塑料（GFP），具有强度高、耐腐蚀、耐磨蚀、重量轻、方便检修维护等优点。

3.4 结构形式

环形分布器由原来的圆形改为八边形结构设计制作，采用法兰连接，拆装清理极为方便。为减少热应力对分布器设备的影响，在每个环形分布器的出口处加装膨胀节，见图3。选用LY 型喷淋装置，其结构见图4。

图3 环形分布器

图4 LY型喷淋装置

4 改造效果

4.1 堵塞情况

共更换26只喷头，其中一氟气相管3只，第一氟吸收塔12只，二氟气相管3只，第二氟吸收塔8只）。更换后运行周期内喷头堵塞情况见表1。

表1 喷头堵塞情况统计

新型环管、喷头管件均为法兰连接，对接式环形分布器采用八边形结构设计制作，运行32 d 管道、法兰无泄漏。新型喷头为标准件，便于检修，缩短了检修时间。

4.2 运行周期及氟回收率

改造后，未再出现因为堵塞而停车清理的情况，运行周期可以保持在30 d以上，氟回收率也由改造前的55 kg/t提高至60 kg/t。

5 结语

改造后，喷头堵塞率下降，管道内结垢物较少，在开车期间，新型环管、喷头未因连接法兰及管道泄漏造成破真空等情况发生。另外，新型喷头为标准配件，材料易采购，检修维护相对容易、快捷，有效提升了装置运行效率及氟回收率。