专利名称：提高浓缩磷酸产量的方法
技术领域：
本发明涉及磷酸生产工艺，特别是涉及一种提高浓縮磷酸产量的方法。
背景技术：
磷酸生产过程中，如果浓縮工序产能无法达到设计能力，将对整个生产流程造成 很大影响，故在业内素有"浓縮瓶颈"一说。国内外厂家及设计单位均没有很好的解决方案， 一直为一大行业难题。该提高浓縮产量的技术方案在磷复肥行业中技术含量较高、实用性 强，能够解决了磷酸生产的问题，对提高企业经济效益意义重大。 大峪口磷酸装置年设计生产能力20万吨&05，浓縮工序为双系并联生产，主要生 产设备石墨换热器列管数为649根，换热面积为579m2，为国内磷酸装置主流配置设备。由于 磷酸浓縮生产过程中，钙盐、氟硅酸盐等杂质达到过饱和状态，不断有结晶析出附着在石墨 换热器管壁，造成换热效果变差，总传热系数可从1400W/ (m2 °C )下降至930W/ (m2 °C )， 故需要定期熬煮清洗，生产周期一般为15天左右，生产开车率和负荷率均都比较低。所以 国内磷酸装置单系浓縮生产能力一般均未到年产10万吨^05，勉强达到8.5万吨左右。大 峪口磷酸装置的浓縮生产同样面临这种困难，年产浓酸？205约在16万吨左右。为了提高浓 縮产量， 一些厂家的解决方法为增加浓縮生产系列扩大产能，如宜化07年投产的30万吨磷 酸装置在08年7月增加了第四条浓縮生产线。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高浓縮磷酸产量的方法。 本发明提供的提高浓縮磷酸产量的方法，是在磷酸生产方法的浓縮步骤中对磷酸 进行浓縮，其中，所述浓縮步骤中，轴流泵(如轴流式循环泵)的转速为500-510转/分；石 墨换热器中加入阻垢剂；换热器的进汽压力为100KPa-110KPa，蒸汽温度为120_122"，闪 蒸室绝压为10-16KPa，换热器的进酸温度为75-80°C。 该方法中，所述轴流泵的转速优选为500转/分；所述换热器的进汽压力优 选为105KPa，所述蒸汽温度优选为121 °C ，上述闪蒸室绝压具体可为10KPa-14KPa、 11 KPa-14KPa 、 11 KPa-15KPa 、 12KPa-15KPa或12KPa-14KPa ，优选为13KPa ，所述换热器的进 酸温度具体可为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，优选为77. 3°C。所用阻垢剂选自膦酰基羧酸聚合物(POCA) 、PAA、AA、HPA和HPMA 中的至少一种，优选膦酰基羧酸聚合物(POCA)。上述各种阻垢剂均为常规阻垢剂，可从公开 售卖途径购买得到。 本发明提供的提高浓縮磷酸产量的方法，浓縮运行周期达到30天以上，磷酸产量 有了大幅度提高，完全满足下游生产需求，在磷酸生产领域具有很高的应用价值。
具体实施例方式
本发明提供的提高浓縮磷酸产量的方法，是从延长生产周期和提高生产负荷两方
3面提高浓縮磷酸产量的。 —、轴流泵转速对提高浓縮磷酸产量的影响 根据《磷酸、磷肥和复混肥料》(化学工业出版社99年三月第一版第363页)资料 介绍，磷酸在石墨换热器管内流速不能过低，否则会出现严重结垢，提高流速可抑制管壁结 垢从而有利于提高传热系数，最佳流速为3. 5m/s左右，过高则会造成石墨管壁的磨蚀。因 此，在浓縮系统现有的设备条件下，提高系统循环量则是提高石墨换热器管内磷酸流速的 有效手段。 石墨换热器内设列管649根，每根列管的内径为。38. lmm，外径为O50. 8mm ;轴流 泵中磷酸的流量Q为7315m3/h，扬程H为4. 6m ;电机的功率P为260Kw，额定电流I为30. 4A， 功率因素cos①为0. 9，运行电流I为20A ; 计算所述石墨换热器内径流通面积A = 649X0. 785X38. I2 = 7. 395乂105咖2，则 所述石墨换热器列管内磷酸的流速为
综上所述，通过改变传动比，将轴流泵转速由&450转/分提高至n2500转/分，能 够使石墨换热器内磷酸的流速由2. 74m/s提高至3. 05m/s，大大提高了换热器的热交换能 力，浓縮磷酸的生产周期也有所提高。
二 、添加阻垢剂对浓縮磷酸产量的影响 添加阻垢剂之前，平均每周均出现雾沫分离器堵塞和分离效果变差的情况，造成 浓縮过程中副产品氟硅酸中P205的含量最高达12000PPm，远超过200PPm的正常要求值，既 造成了磷的损失，也影响了氟硅酸的质量。另外，系统的运行周期为15天，温差为3.3t:，石 墨换热器壳程压力在开车一周内即达到80kpa，且其后壳程压力上升较快，停车前壳程压力 为95kpa。 而添加阻垢剂之后，运行工况改善明显，几乎再未出现堵塞情况，氟硅酸产量及其
含磷合格率均能正常化。这是由于阻垢剂的加入可减缓结垢并降低结垢对管壁的附着力，
使结垢疏松易清理，提高清管工作效率，后可延长生产周期由于浓縮生产石墨换热器的结
垢对传热影响最大，减轻结垢能够提高浓縮的开车率并增加浓縮磷酸的产量。 使用阻垢剂后的两个月内，系统的温差平均在2. 8 3. rC，石墨换热器停车时最
高壳程压力分别为86. 9KPa和84. 8KPa ;系统的运行周期分别为24天和28天，运行周期有
了显著提高，停车前的壳程压力也有了显著降低。 由于浓縮系统的运转效果好转，生产负荷也相应得到提高。添加阻垢剂之前，每小 时蒸汽量只能控制在17. 5吨，且到后期还需逐步减量，否则石墨换热器壳压上升较快，不 能满足15天的运行周期。而添加阻垢剂之后，每小时蒸汽量均控制在18. 0 18. 5吨。此 外，石墨管结垢状况也得到了控制，在未使用阻垢剂的情况下，每经历一个生产周期石墨管
结垢的情况就有所加重，而自使用阻垢剂后，石墨管结垢状况不明显，并且基本能够维持开 车前的状况。 综上所述，本发明确定了提高浓縮磷酸产量的最佳方法。下面结合具体实施例对
本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。 实施例1、 按照下述步骤进行磷酸的浓縮 浓縮系统采用真空蒸发，强制循环流程。循环回路由闪蒸室、石墨换热器、轴流式
循环泵(转速为500转/分)及连接管道构成。将质量百分浓度为26_28%稀磷酸由稀酸
给料泵在循环泵前加入循环回路与大量的循环浓酸混合。低压蒸汽进入石墨换热器与循环
酸进行热交换，所述石墨换热器中加入阻垢剂膦酰基羧酸聚合物，石墨换热器的进汽压力
为105KPa，进酸温度为77. 3°C ，蒸汽温度为121°C ，系统在13KPa左右的绝压下，磷酸剧烈沸
腾，稀酸中的水分被蒸发带出，以达到生产合格浓磷酸的目的。设计上，为防止循环酸在石
墨换热器列管内沸腾而造成列管破损，故闪蒸室的操作液位要高于石墨换热器的出口 1
1. 5米。浓酸产品酸从闪蒸室的溢流管道由浓磷酸泵送至罐区澄清贮存。 由于循环酸在浓縮蒸发的过程中水份不断移走各种盐类杂质会逐渐析出，石墨换
热器及循环回路有结垢的趋势，会造成石墨换热器列管内壁垢层逐渐增厚甚至被堵塞，使
传热速率和换热量大幅下降，生产负荷达不到要求，必须停车清洗、熬煮、清理。 按照上述步骤进行的浓縮步骤，浓縮运行周期为30天，所得浓磷酸的浓度符合行
业标准，为45-50%。
从05年开始运行至07年4月调整上述工艺参数之前，该浓縮磷酸步骤的最高产 量是07年2月13643. 72吨P205，07年1月和3月磷酸浓縮步骤的产量分别是8941. 77吨 和12377. 83吨。而调整工艺参数之后，07年4月和5月的浓縮磷酸产量分别达到18253. 82 吨和18542. 02吨；经统算，在2007年浓縮磷酸增产了 2. 6万吨P205以上，且成本有了大幅 降低。以蒸汽消耗为例07年1 3月蒸汽平均单耗分别为1. 328、 1. 363和1. 339， 4 5 月的蒸汽平均单耗分别为1.279和1.244，07年1 3月蒸汽平均单耗与4 5月通过提 速和添加阻垢剂以后的蒸汽平均单耗下降了 0. 098t/t ;按100元/吨的蒸汽成本计算，仅 以07年5月浓縮磷酸产量和蒸汽消耗为例，减少蒸汽消耗在16万元左右，2007年全年降低 蒸汽成本180万元以上。
权利要求
一种提高浓缩磷酸产量的方法，是在磷酸生产方法的浓缩步骤中对磷酸进行浓缩，其特征在于所述浓缩步骤中，轴流泵的转速为500-510转/分；石墨换热器中加入阻垢剂；换热器的进汽压力为100KPa-110KPa，蒸汽温度为120-122℃，闪蒸室绝压为10-16KPa，换热器的进酸温度为75-80℃。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述轴流泵的转速为500转/分；所述换 热器的进汽压力为105KPa，所述蒸汽温度为12rC，所述闪蒸室绝压为13KPa，所述换热器 的进酸温度为77.3°C。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述阻垢剂为膦酰基羧酸聚合物。
全文摘要
本发明公开了一种提高浓缩磷酸产量的方法。该方法是在磷酸生产方法的浓缩步骤中对磷酸进行浓缩，其中，所述浓缩步骤中，轴流泵的转速为500-510转/分；石墨换热器中加入阻垢剂；换热器的进汽压力为100-110KPa，蒸汽温度为120-122℃，闪蒸室绝压为10-16KPa，换热器的进酸温度为75-80℃。本发明提供的提高浓缩磷酸产量的方法，浓缩运行周期达到30天以上，磷酸产量有了大幅度提高，完全满足下游生产需求，在磷酸生产领域具有很高的应用价值。
文档编号C01B25/234GK101774558SQ20091024403
公开日2010年7月14日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者陈以明 申请人:中国海洋石油总公司;中海石油化学股份有限公司;湖北大峪口化工有限责任公司