1、1提高湿法磷酸浓缩产量的控制手段摘 要：通过对磷酸浓缩过程中影响产量的关键因素研究，采取有效的控制提高产量。 关键词：湿法磷酸 浓缩产量 手段 磷酸浓缩是湿法磷酸生产高浓度磷肥的一个重要工序，现国内大多数浓缩装置采用的是技术较成熟的典型强制循环真空蒸发流程。一般为达到浓缩过程的连续高效运行，在稀酸质量稳定的情况下，系统磷酸温度和真空度两个工艺参数的控制就非常重要。现就以云南三环中化化肥有限公司 15 万吨 P2O5/年的浓缩装置为例，分析影响磷酸浓缩产量的控制因素：闪蒸室压力和磷酸温度；磷酸浓缩提供的热量；循环冷水量及水温，并对提高磷酸浓缩产量的控制手段进行讨论验证和总结。 一、影响磷酸浓缩产
2、量的控制因素 1.闪蒸室压力和磷酸温度 云南三环中化化肥有限公司的浓磷酸产品浓度控制指标为 47%P2O5。在常压下，47%P2O5 磷酸的沸点约为 120。83时，47%P2O5 磷酸的蒸汽压约为 15kPa（绝压） ，也就是说，必须保证闪蒸室绝压小于等于15kPa 时，磷酸溶液才会沸腾。 从上图来看闪蒸室的压力。在所有的技术资料和设计中，均把闪蒸室绝压设定在 8 kPa 左右，对浓缩的产量的提高是非常有利的。但是，较低的操作压力也带来差距问题。因此，对闪蒸室压力的控制，要考虑2整个系统的最佳平衡点来确定出一个控制范围，这样才能发挥浓缩的最大负荷。 再从上图来看闪蒸室磷酸的温度。生产 47%
3、P2O5 的磷酸产品，理论上，闪蒸室绝压 8kPa 时，磷酸温度在 76左右即可进行浓缩操作，在15 kPa 时，磷酸温度要控制在 83左右。实际上，无论是 8kPa 还是15kPa 所对应的磷酸温度是多少，都可以通过提高磷酸的温度来增大在这个压力下的磷酸溶液水蒸发的推动力。一般来说，闪蒸室内采用衬胶，其安全使用温度应在 85以下适宜。 2.磷酸浓缩提供的热量 磷酸浓缩过程是把稀磷酸加热使水蒸发，因此装置能提供的最大热量和对二次蒸汽的冷凝能力决定了装置的磷酸浓缩产量。 云南三环中化化肥有限公司的 15 万吨 P2O5/年磷酸浓缩装置采购的列管式石墨换热器，热负荷为 1.21108kJ/h；提供
4、的参数中，磷酸循环量为 12000m3/h，管内磷酸流速为 2.75 m/s。 我们来计算这个换热器提供的热量与温升之间的关系： 26%P2O5 稀磷酸浓缩至 47%P2O5 浓磷酸，设计每小时生产 27.78 吨100%P2O5，加入的 133的饱和蒸汽定额为 2.0 吨/吨 P2O5，提供给磷酸溶液水蒸发的热量为： Q=27.782.021651000=120287400kJ 式中：2165 为 133的饱和蒸汽热焓值 换热器温升为： t=QVCp=1202874001200016002.984=2.01 （1） 3式中：t-换热器的温升，；V-磷酸循环量， m3/h；-浓磷酸比重，kg/
5、m3； Cp-磷酸的比热容，kJ/kg。 同样的，当热负荷达到 1.21108kJ/h 时，换热器温升为： t=QVCp=1210000001200016002.984=2.10 （2） 从计算结果可知，提供的热量越大，换热器的温升越大。 3.循环冷水量及水温 磷酸浓缩过程的真空度主要来自于大气冷凝器冷却水对二次蒸汽的冷凝和真空泵对不凝性气体的移出。由于闪蒸室出来的所有热量，除系统散热及氟吸收后氟硅酸带出小部分热量外，全部都进入冷却水系统。生产中必须有大的、效率高的大气冷凝器，以保证汽、液充分接触。而为了保证冷凝效果，冷却水的温度不能太高，一般应控制进大气冷凝器的循环水温度在 26以下。 二、
6、提高磷酸浓缩产量的控制手段 1.适当提高闪蒸室的绝压及磷酸温度 以往一般认为，闪蒸室的绝压控制在 713kPa，磷酸温度在 78左右较为合适。因为，这样控制可降低磷酸溶液的蒸汽压力，增大磷酸溶液水蒸发的推动力。但是，较低的闪蒸室绝压及磷酸温度不利于水分的蒸发，至使浓缩发挥不到最大的负荷，影响磷酸浓缩的产量。 下面以云南三环中化化肥有限公司 15 万吨 P2O5/年浓缩装置的数据为例，进行比较说明。 2008 年 1 月至 5 月浓缩装置主要数据如下： 表中，浓酸质量及稀酸质量相差不大。从以上数据分析，适当提高4闪蒸室的绝压及磷酸温度对提高磷酸浓缩产量是有利的。通过对化工投料试车，试生产以来 5
7、 个月数据的整理分析得出，云南三环中化化肥有限公司 15 万吨 P2O5/年浓缩装置闪蒸室绝压控制在 12.815.4kPa 的范围，磷酸温度控制在 77.280.6的范围，有利于提高磷酸浓缩产量，其产量最高时可达到 29.12t/h，最大可提高 11.33 t/h 的磷酸产量。 2.控制好石墨换热器的温升及室压，保证换热器的最佳传热效率，达到换热器的最大传热负荷。 从（1） 、 （2）式的计算结果可知，磷酸浓缩提供的热量越大，换热器的温升越大。以云南三环中化化肥有限公司 15 万吨 P2O5/年浓缩装置的数据为例，当浓缩产量为 29.12 t/h 时， Q=29.122.021651000=
8、126089600kJ 式中：2165 为 133的饱和蒸汽热焓值 换热器的温升为： t=QVCp=1260896001200016002.984=2.2 在实际生产中，石墨换热器的温升为 2.8。 三、控制好循环冷却水量及水温 要保证循环冷却水要很好的和气相接触，必须有大的、效率高的大气冷凝器，以保证汽、液充分接触。而为了保证冷凝效果，冷却水的温度不能太高，一般应控制进大气冷凝器的循环水温度在 26以下。为使循环水温度控制在 26以下，可采取以下措施：改进冷凝洗涤方式；采用新型特制的防堵喷头，确保冷凝洗涤效果；改进冷却塔塔内的喷头，确保冷却效果；冷却塔填料采用高性能的 PP 材质点滴填料，可
9、防止循环5水析出黏性结晶体堵塞，保证换热面积。 四、结语 综上所述，同一装置磷酸浓缩产量是可以通过过程的控制而改变的。通过认真分析与总结装置的各项数据，采取有效的控制手段，如：适当提高闪蒸室的绝压及磷酸温度；控制好循环冷却水量及水温、石墨换热器的温升，保证换热器的最佳传热效率，达到换热器的最大传热负荷，可提高磷酸浓缩产量。 参考文献 1化学工业部建设协调司、化工部硫酸和磷肥设计技术中心编，磷酸 磷铵 重钙技术与设计手册. 云南三环中化化肥有限公司， 磷酸厂浓缩工艺员台帐. 3吴初国.我国磷矿资源与磷肥工业的可持续发展.化肥工业.2002，29（24）：1921 4谢为杰.化肥工业大全.1990. 化学工业出版社.
