粉狀磷酸一銨裝置擴能改造

徐小超

（合肥四方環保新材料有限責任公司，安徽 合肥 231607）

合肥四方環保新材料有限責任公司現為中鹽安徽紅四方股份有限公司（以下簡稱中鹽紅四方）的全資子公司，該公司原有的30 kt/a料漿法磷銨裝置始建于1990年，經過“磷銨3改8”和“磷銨8改16”2次技術改造后，生產能力達到160 kt/a。為了進一步挖掘磷銨裝置潛能，滿足中鹽安徽紅四方肥業股份有限公司1 000 kt/a復合肥裝置對粉狀磷酸一銨的需求，2015年進行第3次技術改造，采用多項自主發明的國家發明專利和實用新型專利，將粉狀磷酸一銨裝置的生產能力提高至240 kt/a。該項目累計投資2 990萬元，于2016年3月15日一次性開車成功，2017年產量達到了設計要求。

1 磷銨裝置擴能改造項目情況介紹

1.1 磨礦系統

新增1臺PY1250圓錐破碎機和1臺φ3 600 mm×9 000 mm球磨機，磨礦能力達到75～146 t/h；新增1臺φ11 000 mm×10 000 mm磷礦漿貯槽，滿足磨礦及貯存的需要。使用耐磨損、耐腐蝕磷礦漿泵，輸送距離約60 m，輸送能力30 m3/h，解決了磷礦漿輸送過程中隔膜泵輸送距離不遠、能力不強的問題；設備運行費用也較低，球磨系統運行功率按900 kW，每天運行22.5 h，電價以0.66元/（kW·h）計，費用約1.34萬元/d。

1.2 磷酸生產系統

新增1臺8 000 mm/16 000 mm×6 500 mm腰形萃取槽，原2臺80 kt/a磷酸萃取槽作為消化槽串聯使用，以中低品位磷礦石為生產原料，采用節酸工藝和磷酸快速萃取技術，在滿足工藝控制指標的情況下，過濾投料量增加到300 m3/h左右，萃取率仍可維持在97%以上。

該技術獲得國家發明專利：一種料漿法中低品位磷礦石生產磷銨的節酸新工藝（專利號ZL201310196196.1）。節酸新工藝即磷酸生產中為了保證磷礦石能被硫酸充分分解，其反應槽中的H2SO4一般過量5%左右，因此在反應料漿過濾分離時產生的中間產品磷酸中仍含有質量分數5%左右的H2SO4。如能在中間產品中再加入適量的磷礦漿，使磷礦與硫酸發生反應并形成CaSO4·2H2O沉淀，則磷酸中過量的硫酸將被充分利用，同時磷酸中的P2O5含量會進一步提高，中和料漿中硫酸銨含量大大降低，從而使磷銨產品的P2O5含量隨之提高。尾氣系統采用三級文丘里+兩級空塔吸收工藝，大大提高了吸收率，確保尾氣達標排放，尾氣吸收液中w（H2SiF6）達10%左右，送至氟鹽裝置制取氟硅酸鈉。同時新增1臺φ20 000 mm×10 000 mm磷酸貯槽，滿足了磷酸貯存的需要［1］。

1.3 過濾系統

現有的1臺HDZP55轉臺式真空過濾機繼續使用，新增1臺PF 80 m2翻盤式過濾機；采用干法排渣工藝；采用2BE型真空泵；利用高分子聚丙烯酰胺和磷酸助劑助濾，滿足磷酸過濾的需求。國內目前新建磷酸裝置應用較多的是轉臺式過濾機，與翻盤式過濾機相比，轉臺式過濾機具有許多優點，如占地面積小、有效過濾面積大、過濾邊壁效應弱、磷收率高等。但是對于鉀、鈉含量高，易結垢的湖北磷礦，轉臺式過濾機濾布易老化、濾盤更換和清理不易以及干法排渣沖盤洗水不平衡等問題十分突出。翻盤式過濾機濾布不易老化，濾盤更換和清理較容易，干法排渣沖盤洗水能相對達到平衡，能保證洗滌率達到98%以上，比較而言，采用翻盤式過濾機更可靠［2］。

1.4 中和濃縮系統

中鹽紅四方現有1套280 kt/a合成氨裝置，距離粉狀磷酸一銨裝置約5 km，液氨供應點較近，供氨系統可以滿足需求。保留原有100 kt/a中和濃縮裝置，新增1套150 kt/a快速氨化反應器和兩效三體濃縮裝置?？焖侔被磻鞯淖饔檬菍⒁喊笨焖贇饣?，使反應更加充分；兩效三體濃縮裝置的作用是將氣氨與磷酸經過3次反應，充分利用反應熱，無須另外增加熱源進行濃縮，可以降低成本，提高產品質量［3］。

該技術不但充分利用反應熱，而且緩解了料漿加熱管結垢問題，獲得國家實用新型專利：磷銨加熱器清洗裝置（專利號ZL201420478204.1）。

1.5 噴霧干燥系統

保留原φ9 000 mm×31 200 mm噴粉塔系統，新增加一套φ10 000 mm×32 200 mm噴粉塔系統，滿足240 kt/a粉狀磷酸一銨裝置生產需求［4］。

1.6 公用工程

該公司的水、電都可滿足技改后生產需求。新增1臺35 t/h中壓流化床燃煤鍋爐，蒸汽背壓發電供磷銨裝置使用，低壓飽和蒸汽供磷銨濃縮和干燥等使用，同時將鍋爐尾氣用作噴霧干燥塔的干燥熱源。該技術充分利用了燃煤鍋爐尾氣余熱，利用磷銨霧狀氨化料漿吸收鍋爐尾氣中SO2，除塵和脫硫效果顯著，據當地環保部門檢測，脫硫效率達到82%以上。該技術正在申請國家發明專利：一種鍋爐尾氣余熱利用的新技術。

1.7 主要設備

改造后主要設備見表1。

表1 改造后主要設備一覽表

2 存在的問題及對策

項目改造后，主要在磷酸生產過程中存在一些問題，經整改后達到預期效果。主要問題有：（1）生產原料磷礦石采用小批量、多家采購的方式采購，原料來源不穩定，萃取指標波動大；（2）濾布破損率高，更換周期短；（3）沖盤水管材質為304不銹鋼，易磨損；（4）膏狀絮凝劑的使用效果差。針對存在問題采用如下應對措施：（1）大批量、定點采購中低品位磷礦石，穩定原料來源，穩定萃取指標；（2）選用耐高溫濾布；（3）將沖盤水管材質更換為316L；（4）選用粉狀高分子量絮凝劑。

3 實施效果

3.1 產品質量

該項目年操作時間為300 d（7 200 h），產品滿足GB 10205—2009料漿法粉狀磷酸一銨一等品標準。

3.2 產量

改造后磷酸一銨裝置產量見表2。由表2可知，改造后磷酸一銨產量達到240 kt/a以上。

表2 改造后磷酸一銨產量

3.3 倉儲和運輸

該項目粉狀磷酸一銨不用包裝袋，全部存放在粉狀磷銨庫中，通過散裝車運輸到中鹽安徽紅四方肥業股份有限公司原料庫，大大節約了包裝成本和人工成本。

4 結束語

該項目充分挖掘原有磷銨裝置的潛能，投資2 990萬元，采用多項自主發明的國家發明專利和實用新型專利，將磷銨的生產能力擴大為240 kt/a，產量達到了設計要求。該項目值得在同類企業推廣應用。