專利名稱：氣-粉-霧三相雙效強化磷酸二銨尾洗減量技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磷酸二銨(DAP)含塵尾氣的處理工藝和氣-粉-霧三相傳熱傳質(zhì)強化技術(shù)，使用本發(fā)明的氣-粉-霧三相雙效強化傳熱傳質(zhì)反應(yīng)洗滌器，尾氣洗塵、氨吸收和增濕操作同時進行，在提高尾氣NH3凈化度的同時，與現(xiàn)有技術(shù)相比(以84噸/小時產(chǎn)品規(guī)模的大型工藝裝置為例)，可以使88℃以上的尾氣排放量減少163[Nm3/每噸產(chǎn)品]，洗液向DAP系統(tǒng)返量減少131[kg/每噸產(chǎn)品]，原料磷酸濃縮量降低12個百分點(P2O5含量可以在45～48％)。該技術(shù)既減少向大氣的熱排放，又降低原料磷酸濃縮負(fù)荷，具有提高資源利用率和環(huán)境保護的特征，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益顯著。
現(xiàn)有從濕法磷酸生產(chǎn)DAP的工藝向大氣排放尾氣量約3785[Nm3/每噸產(chǎn)品]。以典型的[槽式預(yù)中和+加管式反應(yīng)器+轉(zhuǎn)鼓氨化造粒]工藝為例，P2O5含量為48～52％的濃縮磷酸一部分在管式反應(yīng)器中與液氨直接中和至NH3H3PO4摩爾比達1.8，另一部分在預(yù)中和槽中同氣氨反應(yīng)至NH3∶H3PO4摩爾比達1.4～1.5，兩部分中和料漿同時噴入轉(zhuǎn)鼓氨化造粒機并補充液氨使總體NH3∶H3PO4摩爾比達到1.8。造粒產(chǎn)品在干燥器內(nèi)用熱空氣干燥，再進入冷卻流化床降溫后包裝，最終得到N-P2O5百分含量為18-46的DAP產(chǎn)品。
上述工藝過程從預(yù)中和反應(yīng)槽與轉(zhuǎn)鼓氨化造粒機逸出氣、干燥氣體和冷卻流化床與收塵氣體分別在三個洗滌吸收系統(tǒng)凈化處理，其排放條件為反應(yīng)造粒尾氣88℃、濕含量0.605kg/kg干空氣，干燥尾氣53℃、濕含量0.094kg/kg干空氣，冷卻流化床與收塵尾氣33℃、濕含量0.023kg/kg干空氣。三股尾氣在煙囪入口混合以后經(jīng)煙囪排出。
三股溫度、濕度和焓值差異明顯的流體的簡單混合是一種熱力學(xué)熵增的無謂損失，尤其當(dāng)溫差、焓差和濕度差尚可利用于工藝加工過程時。
本發(fā)明公開的方法是，在上述尾氣混合之前利用其溫差、焓差和濕度差為推動力，按特定的工藝安排在氣-粉-霧三相雙效反應(yīng)洗滌器中進行強化傳熱傳質(zhì)，使(相對而言)高溫、高濕、高焓尾氣的體積和質(zhì)量因溫度降低及相變析出反應(yīng)造粒尾氣88℃，濕含量0.605kg/kg干空氣，流量853Nm3/每噸產(chǎn)品干燥尾氣53℃，濕含量0.094kg/kg干空氣，流量1268Nm3/每噸產(chǎn)品冷卻與收塵尾氣33℃，濕含量0.023kg/kg干空氣，流量1664Nm3/每噸產(chǎn)品尾氣總流量3785Nm3/每噸產(chǎn)品本實施例使反應(yīng)逸出氣(118℃，含空氣18.4Nm3/每噸產(chǎn)品，水蒸氣166.7Nm3/每噸產(chǎn)品，氨氣14.3Nm3/每噸產(chǎn)品)在反應(yīng)洗滌器1的換熱壁面上冷卻冷凝，在其中經(jīng)過一次洗滌的干燥氣體被二次洗滌增濕后作為排放尾氣1由引風(fēng)機抽入煙囪(60℃，含空氣1102Nm3/每噸產(chǎn)品，水蒸氣225.4Nm3/每噸產(chǎn)品)。經(jīng)冷卻冷凝減量、降溫至約95℃的反應(yīng)尾氣與造粒機逸出氣(76℃，含空氣413.8Nm3/每噸產(chǎn)品，水蒸氣201.0Nm3/每噸產(chǎn)品，氨氣23.8Nm3/每噸產(chǎn)品)混合進入反應(yīng)洗滌器2用稀磷酸吸收氨放出反應(yīng)熱，并進一步在反應(yīng)洗滌器3中進行二次洗滌，同時通過換熱壁面冷卻冷凝減量、降溫至約75℃作為排放尾氣3由引風(fēng)機抽入煙囪(75℃，含空氣432.2Nm3/每噸產(chǎn)品，水蒸氣265.3Nm3/每噸產(chǎn)品)，冷凝水回流到洗滌器4，洗滌冷卻流化床與收塵氣體(57℃，含空氣1606.2Nm3/每噸產(chǎn)品，水蒸氣32.4Nm3/每噸產(chǎn)品)。洗滌后的冷卻流化床與收塵尾氣在反應(yīng)洗滌器3的換熱壁面上進一步洗滌并獲得熱量，增濕后作為排放尾氣2由引風(fēng)機抽入煙囪(50℃，含空氣1606.2Nm3/每噸產(chǎn)品，水蒸氣167.7Nm3/每噸產(chǎn)品)。
由本實施例結(jié)合附圖
可見，所有二次洗滌液均由含濕尾氣冷凝液補充，無外加洗液，故減少了洗液排放。二次洗滌過程在換熱壁面的兩側(cè)同時進行，由此不僅強化過程，而且使過程高度集成化，降低了尾氣排放溫度同時增加了尾氣凈化度和低溫下的飽和度。因此縮短了尾洗流程，減少了尾洗設(shè)備。本實施例尾氣凈化后，在煙囪入口混合前的條件為反應(yīng)造粒尾氣(排放尾氣3)75℃，濕含量0.371kg/kg干空氣，流量690Nm3/每噸產(chǎn)品干燥尾氣(排放尾氣1)60℃，濕含量0.127kg/kg干空氣，流量1328Nm3/每噸產(chǎn)品冷卻與收塵尾氣(排放尾氣2)50℃，濕含量0.065kg/kg干空氣，流量1774Nm3/每噸產(chǎn)品尾氣總流量3792Nm3/每噸產(chǎn)品從尾氣分離出的冷凝液量131kg/每噸產(chǎn)品而減少，而低溫、低濕、低焓尾氣的溫度、濕度和焓值則因之而上升，其結(jié)果是強化了氣-粉-霧三相的接觸洗滌效果，增加了尾氣洗滌系統(tǒng)的蒸發(fā)量，減少了回排到DAP加工系統(tǒng)的洗液量從而可以降低對原料磷酸含水量的限制。由此本發(fā)明公開的方法既減少向大氣的熱排放，又降低原料磷酸濃縮負(fù)荷，具有提高資源利用率和環(huán)境保護的特征，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益顯著。
本發(fā)明的主要發(fā)明思想是根據(jù)DAP工藝系統(tǒng)不同設(shè)備排出的尾氣之間的溫差、焓差和濕度差性質(zhì)來設(shè)計尾氣處理工藝，使之在具有氣-粉-霧三相直接接觸雙效強化結(jié)構(gòu)的反應(yīng)洗滌器中進行低溫差下的間壁傳熱，并進行尾氣洗塵、氨吸收和增濕減濕。高溫尾氣減量和尾氣洗滌液減量過程合二而一，是該工藝原理上的特點。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)(以84噸/小時產(chǎn)品規(guī)模的大型工藝裝置為例)相比，主要特點是1)88℃以上的尾氣排放量減少163[Nm3/每噸產(chǎn)品]，洗液向DAP系統(tǒng)返量減少131[kg/每噸產(chǎn)品]，原料磷酸濃縮量降低12個百分點(P2O5含量可以在45～48％)。2)尾氣處理流程縮短，裝置減少1/3。
本發(fā)明的技術(shù)要點是利用DAP工藝系統(tǒng)不同設(shè)備排出的尾氣之間的溫差、焓差和濕度差在具有氣-粉-霧三相混合洗滌結(jié)構(gòu)的反應(yīng)洗滌器中進行間壁相變傳熱，尾氣洗塵的同時在氣液兩相之間發(fā)生傳質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)，在20～30℃?zhèn)鳠釡夭顥l件下可以獲得6.7×106[kJ/m3·hr]的容積傳熱強度，高溫、高濕(相對而言)側(cè)的尾氣因冷卻、冷凝而減量，低溫、低濕(相對而言)側(cè)氣相的氨被吸收而液相的水被汽化，從而實現(xiàn)尾氣凈化和洗滌液蒸發(fā)減量合二而一的高效過程。
下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明的實施例，并通過實施例對本發(fā)明做進一步的詳細(xì)描述。
實施例[槽式預(yù)中和+加管式反應(yīng)器+轉(zhuǎn)鼓氨化造粒]工藝，60萬噸DAP/年(84噸/小時)生產(chǎn)裝置尾氣洗滌減量技術(shù)現(xiàn)工藝裝置從預(yù)中和反應(yīng)槽與轉(zhuǎn)鼓氨化造粒機逸出氣、干燥氣體和冷卻流化床與收塵氣體分別在三個洗滌吸收系統(tǒng)凈化處理后，在煙囪入口混合前的條件為
權(quán)利要求
1.一種針對磷酸二銨(DAP)含塵尾氣的處理工藝和氣-粉-霧三相雙效傳熱傳質(zhì)強化工藝，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其特征是利用尾氣自身的低位焓值及其溫差、焓差和濕度差為推動力安排特定的工藝，使88℃以上的尾氣排放量減少163[Nm3/每噸產(chǎn)品]，洗液向DAP系統(tǒng)返量減少131[kg/每噸產(chǎn)品]，原料磷酸濃縮量降低12個百分點(P2O5含量可以在45～48％)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其技術(shù)特征是具有氣-粉-霧三相直接接觸雙效強化傳熱傳質(zhì)的反應(yīng)洗滌器，同時進行尾氣洗塵、氨吸收和增濕減濕操作。
全文摘要
一種針對磷酸二銨(DAP)含塵尾氣的處理工藝和氣—粉—霧三相傳熱傳質(zhì)強化技術(shù)，利用尾氣自身的低位焓值及其溫差、焓差和濕度差為推動力，在提高尾氣NH
文檔編號B01D53/75GK1506303SQ0212801
公開日2004年6月23日 申請日期2002年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
發(fā)明者夏素蘭, 朱家驊 申請人:四川大學(xué)