外环流氨化反应工艺改造

肥与复影2010年1月·36·Phosphate Compound Fertilizer第25卷第1期外环流氨化反应工艺改造王加速(安徽六国化工股份有限公司,安徽铜陵244000)[摘要]六国化工礦酸二铵生产装置采用外环流氯化反应器,随着生产负荷提升,碎矿品质下降,导致外环流经常结垢,产品养分波动,影响系統穗定操作。在分析料浆不同含水量的情况下剪切速率对料浆黏度彩响的基础上,提出在外环流氨化流程中,增加料浆循环泵,并将2个加氡管之间距离由600mm增至190mm,从而增加了料浆在管内的流速,强化料浆的搅拌混合,增加料浆剪切应力,达到降低料浆黏度和反应器内不再结块的目的.提高了开车率,取得良好的效果。[关键词]磷酸二铵;外环流氯化反应器;技术改造[中图分类号]TQ4214[文献标识码]A[文章编号]1007-6220(2010)01-0036-02Transformation of external circulating ammoniation reaction processWANG Jia-suLiuguo Chemical Co, Lid, Tongling, Anhui 244000, China)Abstract With the increasing production load and the declining phosphate rock quality, some troublesincluding the scaling in the external circulating ammoniation reactor of DAP production plant and thectuation of product nutrient, influence operating system stability in Liuguo Chemicals Co, Ltd. Based onanalysis on the slurry water content and the impact of shear rate on slurry viscosity, the measures areproposed such as adding a slurry cireulating pump, changing the distance both adding ammonia tubes from600 mm to 1 900 mm in extermal circulating ammoniation reaction process, which result in increasing the slurryvelocity in the pipe, strengthening the slurry stirring, increasing slurry shear stress and reducing slurryviscosity, for no caking in reactor, finally the driving rate is improved, and good results are achievedKey words: diammonium phosphate( DAP ) extermal circulating ammoniation reactor; technical transformation六国化工股份有限公司外环流氨化反应器原来酸氨化到一定pH值或磷铵料浆浓缩到一定浓度是无外加动力反应器,利用反应器氨化上升管和闪后,就呈现出非牛顿流体性质,这时料浆黏度随剪蒸下降管中物料的表观密度差实现物料循环流动。切速率变化。如用旋转黏度计测定黏度,则测得的在磷酸二铵生产中,外环流反应器内的物料循环质黏度值将随转速改变,料浆黏度通常随转筒转速增量比一般在15:1左右。在无机械搅拌的情况下,反高而降低,显示出假塑性流体的性质。这时其流变应器内物料流动混合状况接近于全混流模型。反应性可用幂律方程来描述:r=KD器内物料混合较好,湍动剧烈,气泡分散,传质面式中r—剪切应力,N/m2;积大,反应速率快,因而反应时间短(2~7min),设D—剪切速率,s;备体积小,占地面积少,投资省,操作简便、稳定。K—稠度系数,Pa·s;流动指数。但随着生产负荷提升,磷矿品质下降,杂质含量增对假塑性流体,又可以定义一个表观黏度多,导致外环流反应器经常结垢,产品养分波动,L=T/D=KDI影响系统稳定操作。为此,对料浆性质进行了研究假塑性流体的n<1。当n=1时即为牛顿流体并对氨化工艺加以改造,最终取得良好的效果。这时物性研究中国煤化工在一定剪切速率料浆含水量、剪切应力与其黏度的关系:湿法CNMH刁速率下可能变成磷酸的氨化料浆,特别是浓缩料浆的黏度,对料浆收稿日期]2009-07-02浓缩生产磷铵的工艺至关重要。当未浓缩的湿法磷事磷酸二铵生产与研究。Eml:ah1983046803@126cm2010年第25卷第1期王加速外环流氨化反应工艺改造37·顿流体。随剪切速率的增高而降低,过此范围黏度不再随剪图1是开阳矿制的湿法磷酸通氨中和到pH值切速率改变,又恢复牛顿流体性质。这一流变性质=5.0,再于80℃用旋转黏度计测得的流变曲线。的变化表明,在相对静止或搅动不太强烈的条件从图1可以看出,w(H40)大于4%的料浆其流下,料浆中的固体粒子形成了絮凝网状结构。随着变曲线为通过坐标原点的直线,显示出牛顿流体性剪切速率的增大,剪切应力随之增大(见图3),质;当料浆含水量减少后,在一定剪切速率范围内絮凝网状结构为剪切应力所拆散,黏度随之降低,出现假塑性流体性质,流变曲线出现弯曲段,过此如果完全拆散,黏度就不再改变。根据这一特性范围又出现直线段,显示牛顿流体性质。图2为磷可用加强机械搅拌或加大料浆在循环管中的流速来酸氨化料浆表观黏度与剪切速率的关系。从图2也减小料浆黏度。基于这一认识,对原外环流氨化反可以看出,在一定剪切速率范围内,料浆表观黏度应器实施了如下改造。浆acH,料浆cH70000200400600800100010141822263.0D141.822263剪切速率DM图1开阳磷矿湿法磷酸氢化料浆图2湿法磷酸氯化料浆表观黏度与图3湿法磷酸氯化料浆剪切应力与流变曲线剪切速率的关系剪切速率的关系外环流氨化反应流程改造此料浆黏度急剧增大,形成结块,影响系统生产。21改造前的外环流反应器流程(见图4)22外环流氨化反应器的改造这套外环流氨化反应装置在建成投产之初,生改造后的外环流氨化反应器流程如图5所示,在外环流氨化反应器的循环管上增设了1台循环1氨化反应器泵,泵的性能参数为流量1000m3/h、扬程15m,2料浆缓冲槽电机功率45kW,转速1470r/min3料浆泵4浓酸管线1氨化反应器5氨臂线2料浆缓冲槽6氨管线3料浆泵尾气管线搅拌桨55氨管线6氨管线7尾气管线图4改逵前的外环流氯化反应流程二8搅拌桨产负荷适当,并且磷酸质量较好,基本可以正常操9料浆循环泵作,体现其无动力反应的优越性。但是随着系统负荷由原设计能力为12万t/a,提高到18万t/a磷矿P2O3品位下降,杂质含量升高,使氨化料浆图5改造后的外环流氡化反应流程流动性变差,外环流氨化反应器逐渐出现料浆结外环流反应器循环管内的流速由014m3/s增块,堵塞管道,养分波动,甚至养分不合格的现加到098m3/s,强化了料浆在循环管内的搅拌象。经常需要停车处理,每次停车至少2h左右,混合,奶二背此打低了料浆黏度。把既影响系统开车率,又增加了操作工的劳动强度。2个中国煤化上mm增加到1900分析原因,主要是氨化料浆物性变差后,其非mmCNMHG,当氨与磷酸反牛顿假塑性流变曲线范围扩大,依靠无动力自然循应时,瞬间放出大量热,产生大量的气、液泡,形环产生的剪切应力已不能破坏其絮凝网状结构,因(下转第40页2010年裤肥与复肥第25卷第1期自溜槽、料浆分布器改碳钢衬硫化橡胶后,已醛(环酚)树脂与石墨粉配制而成,这样的胶泥抗正常使用2年。渗性强,耐酸性能好,配料中稀释剂宜用乙醇,可3)磷酸料浆泵的叶轮及蜗壳材质改用Cr30,提髙抗滲性。事实表明,只要严格把握好材料的选使用寿命达12个月,大大减少维修工作量;粗磷配及质量,严格施工质量和使用要求,这方案是可酸因固含量比磷酸料浆少,磨损量也少,同时考虑靠的,比采用4mm预硫化丁基橡胶、槽壁部立衬经济原因,泵材质没变,结构问题与生产厂协商后单层石墨砖(113mm)、槽底部衬双层石墨砖的方作了改进,使用寿命提高到3~4个月,仍不太理案(有部颁标准)可减少费用60万元。想,今后将逐步更新为Cr30。2)脱氟槽、磷酸储槽内衬8层玻璃钢方案。4)粗磷酸管改用复合聚丙烯(PP+FRP)管由于玻璃钢可做耐磨层或防渗层,现场施工一般手道后,基本不需清理,减少了工作量。当然用聚乙糊成型,施工时采取富树脂层,做到鼓泡排气、贴烯(PE)也不错,这里主要考虑到用PP可焊接,实。黏结剂选用耐热耐蚀的不饱和树脂,使用维护便于安装布置。该类管材装在室外时,须外护玻璃时注意防火,防止硬块进入,效果也很好。钢,否则使用1年左右就会老化开裂。3)萃取槽搅拌桨,因更换方便,不影响生5其他使用经验产,采用碳钢衬硫化橡胶。合成橡胶虽耐磨性差1)萃取槽内防腐具体施工工艺:机械打磨处些,但耐腐蚀性能稳定,采用加热硫化技术(硫化理砼表面层→涂刷环氧底漆2道→局部刮环氧胶泥橡胶)后,可以使橡胶与基体牢牢地紧贴。该搅拌找平→连续法衬环酚玻璃布(80.2mm)3层→刮桨原预计只能用半年,实际能用1年左右,而价格环酚树脂胶泥1层→酚醛树脂胶泥衬石墨板(δ10仅是不锈钢制作件的1/5。mm)1层→树脂液浸渍石墨板1道→刮环酚树脂胶6结语泥1层→酚醛树脂胶泥衬石墨板(810mm)1层→磷酸生产中耐腐材料国产化已基本解决,故只树脂液浸渍石墨板1道→修补及刮酚醛树脂胶泥2要结合工艺具体条件,综合考虑设备的可靠性和经层→涂刷酚醛树脂面胶2道(每道间隔8h)→整体济性,有选择地采用各种材料,可以达到技术经济质量检查、修补→最终质量检查合格后自然养护的最优化。10d后可以使用。其中由于萃取槽底部磨损严重,另增加耐蚀耐磨层(以石英砂作填料的X42树脂[参考文献]砼(δ20mm)1层、以石墨块作填料的ⅹ42树脂砼[1]南京化学工业公司磷肥厂萃取磷酸和磷酸铵的生产[M]北(820mm)1层。石墨板采用表面无油、脂、浮灰京:燃料化学工业出版社,1974:303.[2]江善襄磷酸磷肥和复肥混肥料[M]北京:化学工业出版社及水的质量分数<10%的透性石墨板;黏结剂是酚1999:129e●。·。。·°。·。°●。o·o。°。。●。·。。·。·。。。·°。·。。·。°·。a·。。·0。·。。·。·。。·心◆。。·0。·。·dd·。。··●。4。。。。。●°04。0·。0·。0●00●。。●(上接第37页)度减轻,开车率提高。成阻力。增大氨喷嘴间距离后,减少了大量氨与磷3)设备稳定运行,节约了维修费用酸的瞬间反应,因此减小了由此形成的阻力,也增3总结加了管内流速,有利于减小料浆假塑性黏度。由于湿法磷酸的氨化料浆,特别是浓缩料浆的黏度料浆黏度降低,使得外环流反应器内不再结块,使对磷酸氨化反应生产磷铵工艺至关重要。料浆黏度料浆由原来假塑性流体的性质变成牛顿流体性过大,料浆在反应管道内容易生成絮凝网状物结块,质堵塞管道影响开车率,并对料浆的输送和造粒不利23改造后的效果可以通过强化搅拌混合,或加大料浆在加热管中流1)料浆反应充分,料浆反应温度波动幅度比速来减小料浆黏度,使料浆在更高的剪切速率下由较小,在108~115℃之间,料浆中和度控制在原来中国煤化工体性质。1.50~1.65之间,养分比较稳定,工艺指标容易控制,质量合格率提高了5%。CNMHG2)料浆流动性比较好,外环流氨化反应器内[1]江善襄磷酸、骗肥和复混肥料[M北京化学工业出版社不再结块,每月可减少清理时间8h左右,劳动强