磷酸浓缩节能改造技术探索

梁玉明，赵树红，吴家伟

（云南云天化股份有限公司红磷分公司，云南 开远 661600）

云南云天化股份有限公司红磷分公司共有五套磷酸浓缩装置，设计产能45 万t，是公司的能源消耗大户，对磷酸浓缩装置进行优化控制及节能技术研究，降低能源消耗，对企业降本增效具有重要的意义。

1 真空蒸发原理

常压下P2O5含量为22.5%的纯磷酸溶液沸点为120℃左右，含杂质后将更高，若在如此高的温度下进行浓缩，对设备的腐蚀较严重，以至无法进行生产，而在真空条件下，磷酸溶液的沸点可以降低到80℃左右，故磷酸浓缩一般采取真空蒸发工艺。从氟吸收系统出来的气体基本上是可凝气体，在大气冷凝器中被大量循环上水冷凝成水，从而形成真空。

2 现状分析

磷酸厂10 万t/年浓缩I 大气冷凝器冷却水约1900m3/h，由三台冷水泵（2 开1 备）打至18m 高的大气冷凝器，冷却可凝性气体后流至0 平面液封槽并溢流到热水池，再由三台热水泵打到+3.5m 的冷却塔进行冷却，循环过程中大量势能损失。

3 节能可行性分析

3.1 磷酸浓缩工艺流程简介

（1）闪蒸室（V-2301）中蒸发出的大量水蒸气、含氟气体及不凝性气体等，先经过除沫器（V-2302）进行气液分离，分离出气体夹带的少量磷酸，自流进入循环回路；之后气体进入第一氟吸收塔（T-2301），经过第一氟吸收循环泵（P-2304）输送的循环液洗涤后，气体通过气相管进入第二氟吸收塔（T-2302），塔内气体再经过第二氟吸收循环泵（P-2305）输送的循环洗涤液洗涤。气相中的氟化物以氟硅酸溶液的形式回收，第一氟吸收塔内循环液浓度由补充进入第二氟吸收循环泵进口的循环水量控制。第二氟吸收塔（T-2302）的循环液通过高位溢流至第一氟吸收塔（T-2301）内来补充第一氟吸收塔的循环液，当第一氟吸收塔内的循环液氟硅酸浓度达到10%～13%后，由第一氟吸收循环泵（P-2304）的出口副线送往氟硅酸钠生产装置。

（2）出第二氟吸收塔（T-2302）的气体主要是水蒸气、少量氟化物和不可凝气体，混合进入大气冷凝器（T-2303）经大量冷却水喷淋冷却，水蒸气被冷凝成水，通过位差作用自流至冷凝液封槽（V-2305），少量不凝性气体由真空泵抽出。这样使系统内气体的体积突然缩小，从而在系统内形成真空。循环水由冷凝液封槽（V-2305）溢流进入热水池，由热水泵输送至冷却塔喷淋，经冷却风扇抽风冷却后流入冷水池内，由冷水泵送入大气冷凝器（T-2303 ）循环使用。工艺流程如图1 所示。

图1

3.2 可行性分析

3.2.1压差计算

真空度水柱H1=-P/ρg=-(89.34-12.4)/1.0×9.8=7.85m（云南开远平均大气压89.34kPa）；

冷却塔喷水口高度H2=3.5m；

大气冷凝器底部高度H=18m；

高差ΔH=H-（H1+H2）=6.65m。

3.2.2流速计算

Q=1900m3/h,74 个 喷 头， 流 量26m3/h， 流 速Q1=vπR2=1.4m/s。

3.2.3喷头差压核算

ΔP=1.197Kpa 约1.2m 水柱。

3.2.4计算结果

从计算结果看，压差为6.65m 水柱，采用直接溢流能满足生产工艺要求。喷头流速1.4m/s 能满足流量要求，核算喷头处压差1.2m 水柱就能满足。

4 技改实施方案

（1）在+6.3m 楼面增加一个Φ2000×4500 的液封槽，进行汽水分离后，热水从+9.4m 由一条DN600 管道溢流到冷却塔A/B 室冷却，如果溢流不完，由热水泵根据液自动调节。为防止漫槽，增加一条DN500 的管道直接溢流到冷却塔。如图2 所示。

图2

（2）冷水泵由原来3 台泵改为1 台泵。

（3）补充工艺水直接加到冷却水池内。

（4）新装管道采用高分子乙烯管。

5 效益评价

（1） 本 技 改 拆 除75kW 电 机3 台，年 节 电225×24×330×0.9=1603800kWh，按0.4 元/kWh 计算，年可以节约电费641520 元（如果增加管道加压泵，投资费用33.8 万元，可6 个月收回投资）。

（2）停用3 台热水泵后年节约设备修理费用约10 万元。

（3）减少设备意味着减少故障，提高装置运转率。

（4）本技改实施后，每年可为公司节约费用741520 元。投资小，收益大。

6 结语

（1）本技改为节能技改，实施后将节约电费641520 元/年，具有较好经济效益。

（2）本方案技改成功后，对公司6 万t/年浓缩装置、8.4 万t/年浓缩装置、8.5 万t/年浓缩装置、20 万t/年磷酸装置进行推广应用。每年节电600 万kWh，并降低设备维护检修费用大约50 万元/年。