專利名稱：提高濃縮磷酸產(chǎn)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磷酸生產(chǎn)工藝，特別是涉及一種提高濃縮磷酸產(chǎn)量的方法。
背景技術(shù)：
磷酸生產(chǎn)過程中，如果濃縮工序產(chǎn)能無法達到設(shè)計能力，將對整個生產(chǎn)流程造成 很大影響，故在業(yè)內(nèi)素有"濃縮瓶頸"一說。國內(nèi)外廠家及設(shè)計單位均沒有很好的解決方案， 一直為一大行業(yè)難題。該提高濃縮產(chǎn)量的技術(shù)方案在磷復(fù)肥行業(yè)中技術(shù)含量較高、實用性 強，能夠解決了磷酸生產(chǎn)的問題，對提高企業(yè)經(jīng)濟效益意義重大。 大峪口磷酸裝置年設(shè)計生產(chǎn)能力20萬噸&05，濃縮工序為雙系并聯(lián)生產(chǎn)，主要生 產(chǎn)設(shè)備石墨換熱器列管數(shù)為649根，換熱面積為579m2，為國內(nèi)磷酸裝置主流配置設(shè)備。由于 磷酸濃縮生產(chǎn)過程中，鈣鹽、氟硅酸鹽等雜質(zhì)達到過飽和狀態(tài)，不斷有結(jié)晶析出附著在石墨 換熱器管壁，造成換熱效果變差，總傳熱系數(shù)可從1400W/ (m2 °C )下降至930W/ (m2 °C )， 故需要定期熬煮清洗，生產(chǎn)周期一般為15天左右，生產(chǎn)開車率和負(fù)荷率均都比較低。所以 國內(nèi)磷酸裝置單系濃縮生產(chǎn)能力一般均未到年產(chǎn)10萬噸^05，勉強達到8.5萬噸左右。大 峪口磷酸裝置的濃縮生產(chǎn)同樣面臨這種困難，年產(chǎn)濃酸？205約在16萬噸左右。為了提高濃 縮產(chǎn)量， 一些廠家的解決方法為增加濃縮生產(chǎn)系列擴大產(chǎn)能，如宜化07年投產(chǎn)的30萬噸磷 酸裝置在08年7月增加了第四條濃縮生產(chǎn)線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提高濃縮磷酸產(chǎn)量的方法。 本發(fā)明提供的提高濃縮磷酸產(chǎn)量的方法，是在磷酸生產(chǎn)方法的濃縮步驟中對磷酸 進行濃縮，其中，所述濃縮步驟中，軸流泵(如軸流式循環(huán)泵)的轉(zhuǎn)速為500-510轉(zhuǎn)/分；石 墨換熱器中加入阻垢劑；換熱器的進汽壓力為100KPa-110KPa，蒸汽溫度為120_122"，閃 蒸室絕壓為10-16KPa，換熱器的進酸溫度為75-80°C。 該方法中，所述軸流泵的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為500轉(zhuǎn)/分；所述換熱器的進汽壓力優(yōu) 選為105KPa，所述蒸汽溫度優(yōu)選為121 °C ，上述閃蒸室絕壓具體可為10KPa-14KPa、 11 KPa-14KPa 、 11 KPa-15KPa 、 12KPa-15KPa或12KPa-14KPa ，優(yōu)選為13KPa ，所述換熱器的進 酸溫度具體可為75-79。C 、75-77. 3。C 、75-78。C 、76-77. 3。C 、76-78。C 、77-78。C 、77. 3-79。C或 77-79。C，優(yōu)選為77. 3°C。所用阻垢劑選自膦?；人峋酆衔?POCA) 、PAA、AA、HPA和HPMA 中的至少一種，優(yōu)選膦酰基羧酸聚合物(POCA)。上述各種阻垢劑均為常規(guī)阻垢劑，可從公開 售賣途徑購買得到。 本發(fā)明提供的提高濃縮磷酸產(chǎn)量的方法，濃縮運行周期達到30天以上，磷酸產(chǎn)量 有了大幅度提高，完全滿足下游生產(chǎn)需求，在磷酸生產(chǎn)領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價值。
具體實施例方式
本發(fā)明提供的提高濃縮磷酸產(chǎn)量的方法，是從延長生產(chǎn)周期和提高生產(chǎn)負(fù)荷兩方
3面提高濃縮磷酸產(chǎn)量的。 —、軸流泵轉(zhuǎn)速對提高濃縮磷酸產(chǎn)量的影響 根據(jù)《磷酸、磷肥和復(fù)混肥料》(化學(xué)工業(yè)出版社99年三月第一版第363頁)資料 介紹，磷酸在石墨換熱器管內(nèi)流速不能過低，否則會出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)垢，提高流速可抑制管壁結(jié) 垢從而有利于提高傳熱系數(shù)，最佳流速為3. 5m/s左右，過高則會造成石墨管壁的磨蝕。因 此，在濃縮系統(tǒng)現(xiàn)有的設(shè)備條件下，提高系統(tǒng)循環(huán)量則是提高石墨換熱器管內(nèi)磷酸流速的 有效手段。 石墨換熱器內(nèi)設(shè)列管649根，每根列管的內(nèi)徑為。38. lmm，外徑為O50. 8mm ;軸流 泵中磷酸的流量Q為7315m3/h，揚程H為4. 6m ;電機的功率P為260Kw，額定電流I為30. 4A， 功率因素cos①為0. 9，運行電流I為20A ; 計算所述石墨換熱器內(nèi)徑流通面積A = 649X0. 785X38. I2 = 7. 395乂105咖2，則 所述石墨換熱器列管內(nèi)磷酸的流速為
綜上所述，通過改變傳動比，將軸流泵轉(zhuǎn)速由&450轉(zhuǎn)/分提高至n2500轉(zhuǎn)/分，能 夠使石墨換熱器內(nèi)磷酸的流速由2. 74m/s提高至3. 05m/s，大大提高了換熱器的熱交換能 力，濃縮磷酸的生產(chǎn)周期也有所提高。
二 、添加阻垢劑對濃縮磷酸產(chǎn)量的影響 添加阻垢劑之前，平均每周均出現(xiàn)霧沫分離器堵塞和分離效果變差的情況，造成 濃縮過程中副產(chǎn)品氟硅酸中P205的含量最高達12000PPm，遠(yuǎn)超過200PPm的正常要求值，既 造成了磷的損失，也影響了氟硅酸的質(zhì)量。另外，系統(tǒng)的運行周期為15天，溫差為3.3t:，石 墨換熱器殼程壓力在開車一周內(nèi)即達到80kpa，且其后殼程壓力上升較快，停車前殼程壓力 為95kpa。 而添加阻垢劑之后，運行工況改善明顯，幾乎再未出現(xiàn)堵塞情況，氟硅酸產(chǎn)量及其
含磷合格率均能正常化。這是由于阻垢劑的加入可減緩結(jié)垢并降低結(jié)垢對管壁的附著力，
使結(jié)垢疏松易清理，提高清管工作效率，后可延長生產(chǎn)周期由于濃縮生產(chǎn)石墨換熱器的結(jié)
垢對傳熱影響最大，減輕結(jié)垢能夠提高濃縮的開車率并增加濃縮磷酸的產(chǎn)量。 使用阻垢劑后的兩個月內(nèi)，系統(tǒng)的溫差平均在2. 8 3. rC，石墨換熱器停車時最
高殼程壓力分別為86. 9KPa和84. 8KPa ;系統(tǒng)的運行周期分別為24天和28天，運行周期有
了顯著提高，停車前的殼程壓力也有了顯著降低。 由于濃縮系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)效果好轉(zhuǎn)，生產(chǎn)負(fù)荷也相應(yīng)得到提高。添加阻垢劑之前，每小 時蒸汽量只能控制在17. 5噸，且到后期還需逐步減量，否則石墨換熱器殼壓上升較快，不 能滿足15天的運行周期。而添加阻垢劑之后，每小時蒸汽量均控制在18. 0 18. 5噸。此 外，石墨管結(jié)垢狀況也得到了控制，在未使用阻垢劑的情況下，每經(jīng)歷一個生產(chǎn)周期石墨管
結(jié)垢的情況就有所加重，而自使用阻垢劑后，石墨管結(jié)垢狀況不明顯，并且基本能夠維持開 車前的狀況。 綜上所述，本發(fā)明確定了提高濃縮磷酸產(chǎn)量的最佳方法。下面結(jié)合具體實施例對
本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。 實施例1、 按照下述步驟進行磷酸的濃縮 濃縮系統(tǒng)采用真空蒸發(fā)，強制循環(huán)流程。循環(huán)回路由閃蒸室、石墨換熱器、軸流式
循環(huán)泵(轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分)及連接管道構(gòu)成。將質(zhì)量百分濃度為26_28%稀磷酸由稀酸
給料泵在循環(huán)泵前加入循環(huán)回路與大量的循環(huán)濃酸混合。低壓蒸汽進入石墨換熱器與循環(huán)
酸進行熱交換，所述石墨換熱器中加入阻垢劑膦?；人峋酆衔?，石墨換熱器的進汽壓力
為105KPa，進酸溫度為77. 3°C ，蒸汽溫度為121°C ，系統(tǒng)在13KPa左右的絕壓下，磷酸劇烈沸
騰，稀酸中的水分被蒸發(fā)帶出，以達到生產(chǎn)合格濃磷酸的目的。設(shè)計上，為防止循環(huán)酸在石
墨換熱器列管內(nèi)沸騰而造成列管破損，故閃蒸室的操作液位要高于石墨換熱器的出口 1
1. 5米。濃酸產(chǎn)品酸從閃蒸室的溢流管道由濃磷酸泵送至罐區(qū)澄清貯存。 由于循環(huán)酸在濃縮蒸發(fā)的過程中水份不斷移走各種鹽類雜質(zhì)會逐漸析出，石墨換
熱器及循環(huán)回路有結(jié)垢的趨勢，會造成石墨換熱器列管內(nèi)壁垢層逐漸增厚甚至被堵塞，使
傳熱速率和換熱量大幅下降，生產(chǎn)負(fù)荷達不到要求，必須停車清洗、熬煮、清理。 按照上述步驟進行的濃縮步驟，濃縮運行周期為30天，所得濃磷酸的濃度符合行
業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為45-50%。
從05年開始運行至07年4月調(diào)整上述工藝參數(shù)之前，該濃縮磷酸步驟的最高產(chǎn) 量是07年2月13643. 72噸P205，07年1月和3月磷酸濃縮步驟的產(chǎn)量分別是8941. 77噸 和12377. 83噸。而調(diào)整工藝參數(shù)之后，07年4月和5月的濃縮磷酸產(chǎn)量分別達到18253. 82 噸和18542. 02噸；經(jīng)統(tǒng)算，在2007年濃縮磷酸增產(chǎn)了 2. 6萬噸P205以上，且成本有了大幅 降低。以蒸汽消耗為例07年1 3月蒸汽平均單耗分別為1. 328、 1. 363和1. 339， 4 5 月的蒸汽平均單耗分別為1.279和1.244，07年1 3月蒸汽平均單耗與4 5月通過提 速和添加阻垢劑以后的蒸汽平均單耗下降了 0. 098t/t ;按100元/噸的蒸汽成本計算，僅 以07年5月濃縮磷酸產(chǎn)量和蒸汽消耗為例，減少蒸汽消耗在16萬元左右，2007年全年降低 蒸汽成本180萬元以上。
權(quán)利要求
一種提高濃縮磷酸產(chǎn)量的方法，是在磷酸生產(chǎn)方法的濃縮步驟中對磷酸進行濃縮，其特征在于所述濃縮步驟中，軸流泵的轉(zhuǎn)速為500-510轉(zhuǎn)/分；石墨換熱器中加入阻垢劑；換熱器的進汽壓力為100KPa-110KPa，蒸汽溫度為120-122℃，閃蒸室絕壓為10-16KPa，換熱器的進酸溫度為75-80℃。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述軸流泵的轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分；所述換 熱器的進汽壓力為105KPa，所述蒸汽溫度為12rC，所述閃蒸室絕壓為13KPa，所述換熱器 的進酸溫度為77.3°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述阻垢劑為膦?；人峋酆衔?。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高濃縮磷酸產(chǎn)量的方法。該方法是在磷酸生產(chǎn)方法的濃縮步驟中對磷酸進行濃縮，其中，所述濃縮步驟中，軸流泵的轉(zhuǎn)速為500-510轉(zhuǎn)/分；石墨換熱器中加入阻垢劑；換熱器的進汽壓力為100-110KPa，蒸汽溫度為120-122℃，閃蒸室絕壓為10-16KPa，換熱器的進酸溫度為75-80℃。本發(fā)明提供的提高濃縮磷酸產(chǎn)量的方法，濃縮運行周期達到30天以上，磷酸產(chǎn)量有了大幅度提高，完全滿足下游生產(chǎn)需求，在磷酸生產(chǎn)領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價值。
文檔編號C01B25/234GK101774558SQ20091024403
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者陳以明 申請人:中國海洋石油總公司;中海石油化學(xué)股份有限公司;湖北大峪口化工有限責(zé)任公司