粉状磷酸一铵装置扩能改造

徐小超

（合肥四方环保新材料有限责任公司，安徽 合肥 231607）

合肥四方环保新材料有限责任公司现为中盐安徽红四方股份有限公司（以下简称中盐红四方）的全资子公司，该公司原有的30 kt/a料浆法磷铵装置始建于1990年，经过“磷铵3改8”和“磷铵8改16”2次技术改造后，生产能力达到160 kt/a。为了进一步挖掘磷铵装置潜能，满足中盐安徽红四方肥业股份有限公司1 000 kt/a复合肥装置对粉状磷酸一铵的需求，2015年进行第3次技术改造，采用多项自主发明的国家发明专利和实用新型专利，将粉状磷酸一铵装置的生产能力提高至240 kt/a。该项目累计投资2 990万元，于2016年3月15日一次性开车成功，2017年产量达到了设计要求。

1 磷铵装置扩能改造项目情况介绍

1.1 磨矿系统

新增1台PY1250圆锥破碎机和1台φ3 600 mm×9 000 mm球磨机，磨矿能力达到75～146 t/h；新增1台φ11 000 mm×10 000 mm磷矿浆贮槽，满足磨矿及贮存的需要。使用耐磨损、耐腐蚀磷矿浆泵，输送距离约60 m，输送能力30 m3/h，解决了磷矿浆输送过程中隔膜泵输送距离不远、能力不强的问题；设备运行费用也较低，球磨系统运行功率按900 kW，每天运行22.5 h，电价以0.66元/（kW·h）计，费用约1.34万元/d。

1.2 磷酸生产系统

新增1台8 000 mm/16 000 mm×6 500 mm腰形萃取槽，原2台80 kt/a磷酸萃取槽作为消化槽串联使用，以中低品位磷矿石为生产原料，采用节酸工艺和磷酸快速萃取技术，在满足工艺控制指标的情况下，过滤投料量增加到300 m3/h左右，萃取率仍可维持在97%以上。

该技术获得国家发明专利：一种料浆法中低品位磷矿石生产磷铵的节酸新工艺（专利号ZL201310196196.1）。节酸新工艺即磷酸生产中为了保证磷矿石能被硫酸充分分解，其反应槽中的H2SO4一般过量5%左右，因此在反应料浆过滤分离时产生的中间产品磷酸中仍含有质量分数5%左右的H2SO4。如能在中间产品中再加入适量的磷矿浆，使磷矿与硫酸发生反应并形成CaSO4·2H2O沉淀，则磷酸中过量的硫酸将被充分利用，同时磷酸中的P2O5含量会进一步提高，中和料浆中硫酸铵含量大大降低，从而使磷铵产品的P2O5含量随之提高。尾气系统采用三级文丘里+两级空塔吸收工艺，大大提高了吸收率，确保尾气达标排放，尾气吸收液中w（H2SiF6）达10%左右，送至氟盐装置制取氟硅酸钠。同时新增1台φ20 000 mm×10 000 mm磷酸贮槽，满足了磷酸贮存的需要［1］。

1.3 过滤系统

现有的1台HDZP55转台式真空过滤机继续使用，新增1台PF 80 m2翻盘式过滤机；采用干法排渣工艺；采用2BE型真空泵；利用高分子聚丙烯酰胺和磷酸助剂助滤，满足磷酸过滤的需求。国内目前新建磷酸装置应用较多的是转台式过滤机，与翻盘式过滤机相比，转台式过滤机具有许多优点，如占地面积小、有效过滤面积大、过滤边壁效应弱、磷收率高等。但是对于钾、钠含量高，易结垢的湖北磷矿，转台式过滤机滤布易老化、滤盘更换和清理不易以及干法排渣冲盘洗水不平衡等问题十分突出。翻盘式过滤机滤布不易老化，滤盘更换和清理较容易，干法排渣冲盘洗水能相对达到平衡，能保证洗涤率达到98%以上，比较而言，采用翻盘式过滤机更可靠［2］。

1.4 中和浓缩系统

中盐红四方现有1套280 kt/a合成氨装置，距离粉状磷酸一铵装置约5 km，液氨供应点较近，供氨系统可以满足需求。保留原有100 kt/a中和浓缩装置，新增1套150 kt/a快速氨化反应器和两效三体浓缩装置。快速氨化反应器的作用是将液氨快速气化，使反应更加充分；两效三体浓缩装置的作用是将气氨与磷酸经过3次反应，充分利用反应热，无须另外增加热源进行浓缩，可以降低成本，提高产品质量［3］。

该技术不但充分利用反应热，而且缓解了料浆加热管结垢问题，获得国家实用新型专利：磷铵加热器清洗装置（专利号ZL201420478204.1）。

1.5 喷雾干燥系统

保留原φ9 000 mm×31 200 mm喷粉塔系统，新增加一套φ10 000 mm×32 200 mm喷粉塔系统，满足240 kt/a粉状磷酸一铵装置生产需求［4］。

1.6 公用工程

该公司的水、电都可满足技改后生产需求。新增1台35 t/h中压流化床燃煤锅炉，蒸汽背压发电供磷铵装置使用，低压饱和蒸汽供磷铵浓缩和干燥等使用，同时将锅炉尾气用作喷雾干燥塔的干燥热源。该技术充分利用了燃煤锅炉尾气余热，利用磷铵雾状氨化料浆吸收锅炉尾气中SO2，除尘和脱硫效果显著，据当地环保部门检测，脱硫效率达到82%以上。该技术正在申请国家发明专利：一种锅炉尾气余热利用的新技术。

1.7 主要设备

改造后主要设备见表1。

表1 改造后主要设备一览表

2 存在的问题及对策

项目改造后，主要在磷酸生产过程中存在一些问题，经整改后达到预期效果。主要问题有：（1）生产原料磷矿石采用小批量、多家采购的方式采购，原料来源不稳定，萃取指标波动大；（2）滤布破损率高，更换周期短；（3）冲盘水管材质为304不锈钢，易磨损；（4）膏状絮凝剂的使用效果差。针对存在问题采用如下应对措施：（1）大批量、定点采购中低品位磷矿石，稳定原料来源，稳定萃取指标；（2）选用耐高温滤布；（3）将冲盘水管材质更换为316L；（4）选用粉状高分子量絮凝剂。

3 实施效果

3.1 产品质量

该项目年操作时间为300 d（7 200 h），产品满足GB 10205—2009料浆法粉状磷酸一铵一等品标准。

3.2 产量

改造后磷酸一铵装置产量见表2。由表2可知，改造后磷酸一铵产量达到240 kt/a以上。

表2 改造后磷酸一铵产量

3.3 仓储和运输

该项目粉状磷酸一铵不用包装袋，全部存放在粉状磷铵库中，通过散装车运输到中盐安徽红四方肥业股份有限公司原料库，大大节约了包装成本和人工成本。

4 结束语

该项目充分挖掘原有磷铵装置的潜能，投资2 990万元，采用多项自主发明的国家发明专利和实用新型专利，将磷铵的生产能力扩大为240 kt/a，产量达到了设计要求。该项目值得在同类企业推广应用。