专利名称：一种生产硝酸磷肥的母液氨中和装置的制作方法
技术领域：
本实用新型与一种生产硝酸磷肥的母液氨中和装置有关，尤其是用于以硝酸和磷矿为原料冷冻法生产硝酸磷肥的一种硝酸磷肥的母液氨中和装置。
背景技术：
中国天脊煤化工集团股份有限公司硝酸磷肥装置系80年代从挪威引进，设计年产90万吨硝酸磷肥的现代化大型生产装置，采用间接冷冻除钙和双轴卧式造粒专利生产技术。生产工序配合 的生产设备包括磷矿的硝酸分解设备、酸不溶物分离设备、硝酸钙结晶分离设备、母液氨中和设备、NP料浆的浓缩设备、造粒、干燥、筛分、包装以及硝酸钙的转化设备等等，其中，硝酸磷肥母液氨中和设备为主要生产设备之一，采用常压中和槽式反应器，分三段中和结构。冷冻法除结晶硝酸钙工艺所用设备只能分离出酸解料浆中总钙的75%，因此，在硝酸磷肥装置的中和过程中，由于磷酸母液含有较高的Ca2+和微量的Mg2+、Fe3+、Al3+及酸不溶物等杂质，在中和装置过程中会形成复杂的化合物，它们均为凝胶状的细小结晶体，因而造成中和料浆粘度增大，尤其是在中和PH值达到2. 7和4. 5时，料浆粘度将达到高峰值，致使在中和设备中出现结料和结疤现象，使得中和工艺及其设备无法进行操作。为此，为避开中和粘度高峰值，硝酸磷肥装置母液氨中和工序设计为三段常压中和工艺，酸与氨的中和反应分三段完成，各段中和设备控制PH值为I. 6-2. 0,2. 8-3. 2,5. 6-6. O。常压中和设备存在的主要问题是pH值难于控制，容易出现过氨化、料浆粘稠现象，氨逸出损失较大，空气漏入较多，中和槽顶部出现结料、结疤现象，操作环境恶劣。印度古吉拉特邦化肥公司(GNFC)硝酸磷肥的母液氨中和设备分为两段中和设备，一段中和设备采用强制循环管道反应器，在此通入总氨量的80%，pH控制在2. 5-3. 2 ；二段中和设备采用常压槽式反应器，在此通入总氨量的20%，pH控制在5. 5。该装置设计合理，一段中和采用强制循环反应装置，充分保证了氨的最大吸收，二段中和设备只需通入总氨量的20%，避免了在常压反应器中发生的中和剧烈反应，整个体系的氨也逸出较少。四川大学钟本和课题组采用“浓缩料浆法”建立了适合我国中品位磷矿特点的湿法磷铵生产工艺及其设备。中国专利CN 100371238C采用酸性料浆浓缩生产磷酸二铵的方法及二次氨化反应器也提供了很好的借鉴。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是根据现有生产硝酸磷肥母液氨中和工艺，设计应用于该中和工艺的中和装置，并选择合适的多点加料位置。目前常压中和工艺是将含有较高的Ca2+和微量的Mg2+、Fe3+、Al3+及酸不溶物的酸性料浆进行氨中和，反应生成凝胶结晶会造成中和料浆粘度增大，且采用常压中和设备PH值难于控制，容易出现过氨化，氨逸出与空气漏入多，尤其是在PH值达到2. 7和4. 5时，料浆粘度达到高峰，在设备中极易出现结料和结疤现象，使得中和工艺及其设备操作无法进行。对此，提供一种生产硝酸磷肥的母液氨中和装置。本实用新型解决上述问题所采取的一种生产硝酸磷肥母液氨的中和装置的技术方案，包括一段中和装置、二段中和装置以及中和尾气洗涤装置；其所述中和装置是用于对硝酸磷肥生产过程中硝酸分解磷矿所得除去硝酸钙总量75%的磷酸母液进行氨气中和，其所述二段中和装置产生的含氨气体通过管道输入一段中和装置，一段中和装置产生的尾气经中和尾气洗涤装置然后导入烟 排放，中和尾气洗涤装置的洗涤液通过管道返回二段中和装置，构成硝酸磷肥母液氨中和装置；其中所述二段中和装置是一强制循环管式反应器，是由闪蒸分离室、下降管、循环泵和反应管依次连通构成环形封闭结构的反应体系；所述闪蒸分离室是其内壁面设置有闪蒸分离室挡板，上部设置有料浆加入口、下部设置有循环料浆加入口，中部设置有料浆出口及其连通的料浆出口液封管，顶端部安设有除沫器和含氨气体出口，底端部连通有下降管；所述下降管上依次连通设置有中和尾气洗涤液入口、硝铵料浆加入口和一段中和料浆入口I;所述反应管上依次连通设置有气氨入口 I、一段中和料浆入口 II和气氨入口 II。在上述中和装置的技术方案中，进一步的附加技术特征在于所述二段中和装置气氨入口 I与气氨入口 II的加料距离设置是l-3m;所述二段中和装置下降管的内壁面上设置有下降管挡板，并分别位于中和尾气洗涤液入口、硝铵料浆加入口和一段中和料浆入口 I入口的上游流道中；所述二段中和装置反应管的内壁面上设置有反应管挡板，并分别位于气氨入口 I、一段中和料浆入口 II和气氨入口 II入口的的上游流道中；所述下降管挡板与反应管挡板的轴向设置角度为93° 160°间；所述二段中和装置料浆出口是其高于循环料浆加入口的I米处，并位于料浆入口之下。实现本实用新型上述的一种生产硝酸磷肥母液氨中和装置的技术方案，与现有技术相比，其优点与积极效果如下二段中和装置采用强制循环管式反应器，有效地避开了中和粘稠点pH=2. 7和4. 5，进一步设置多点加料位置，有效防止了局部过氨化，既降低了过程循环比，节约了能量，又提高了氨气的吸收效率，同时也维持了过程PH的平稳性，避免了常压反应器空气的漏入，尤其是降低了烟 中氨的排放速率及其尾气的排放量。在下降管和反应管的气氨入口及料浆入口的上游管道内分别加设下降管挡板和反应管挡板，一是有利于导入气氨，二是有利于气氨与反应料浆的有效混合，同时提高了流体的湍动程度，防止了料浆的在反应管中的结料、结疤与堵塞。二段中和装置设置pH=5. 6-6. O的料浆在设备运行前加入，确保了循环料浆具有良好的流动性，提高了设备运行过程中体系的稳定性。在下降管上，循环泵前设置硝酸铵溶液和中和尾气洗涤液加入口，在调整反应料浆n/p2o5比的同时，提高了流体的湍动程度，并有效降低了反应料浆的粘度，且有利于防止反应过快出现局部过氨化现象。将硝酸、磷酸与氨反应产生大量的反应热，用于加热反应料浆和气化料浆中的水分，每公斤氨约蒸发I. 3公斤水，过程节能效果明显，甚至可以省去料浆蒸发的预热器；采用强制循环管式反应器多点加料，氨损失少，二段中和尾气通过一段中和反应槽净化，一段中和尾气进入中和尾气洗涤塔吸收冷凝，然后经烟囱排放，这种结构设置不仅可以减少复肥烟 水蒸汽的排放量，而且维持了装置系统的水平衡，过程环保效果也很明显。设置闪蒸分离器的料浆出口高于循环料浆入口，提高了反应物料的温度，进一步降低了料浆得粘度，防止了结晶的析出。在料浆出口管线上设置有液封管，确保强制循环装置处于完全密封状态，既能防止空气的倒吸，又能降低气氨的逸出率。
图I是本实用新型用于生产硝酸磷肥母液氨中和工艺的中和装置的二段中和装置结构示意图。图2是本实用新型图I下降管的局部结构示意图。图3是本实用新型图I反应管的局部结构示意图。图中1 :闪蒸分离室；2 :闪蒸分离室挡板；3 :料浆入口 ；4 :除沫器；5 :含氨气体出口；6 :料浆出口 ；7 :液封管；8 :下降管；9 :中和尾气洗涤液入口 ；10 :硝铵料浆入口 ；11 一段中和料浆入口 I ;12 :循环泵；13 :气氨入口 I ;14 :反应管；15 :—段中和料浆入口 II ；16 :气氨入口 II ；17 :循环料浆入口 ；18 :下降管挡板；19 :反应管挡板。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作出说明，但本实用新型的内容不仅局限于所列举的实施方式的范围。本实用新型是在现有用于生产硝酸磷肥母液氨中和装置的基础上，结合我国磷矿特点，从物料本质属性出发，对硝酸磷肥母液氨中和装置作了进一步的改进，并针对中和装置所存在的不足，选择合适的多点加料点，以使中和过程能在较高稳定的PH值操作状况下，顺利地避开料浆粘稠区，过程PH值易于控制，不容易出现过氨化，氨逸出与空气漏入少，设备结料和结疤现象少，为此而提供的一种用于生产硝酸磷肥的母液氨中和装置。如图I 图3所述，实施本实用新型一种生产硝酸磷肥的母液氨中和装置，包括一段中和装置、二段中和装置以及中和尾气洗涤装置；其所述中和装置是用于对生产硝酸分解磷矿所得除去硝酸钙总量75%的磷酸母液氨气进行中和；其所述二段中和装置产生的含氨气体通过管道输入一段中和装置，一段中和装置产生的尾气经中和尾气洗涤装置，后导入烟 排放，中和尾气洗涤装置的洗涤液经管道返回到二段中和装置，以此构成硝酸磷肥母液氨中和装置；其中实施二段中和装置，包括一强制循环管式反应器，该强制循环管式反应器是由闪蒸分离室I、下降管8、循环泵12、反应管14依次连通构成环形封闭结构体系。其中闪蒸分离室I的内壁面设置有闪蒸分离室挡板2，顶部设置有除沫器4和含氨气体出口 5，料浆出口 6及其料浆出口液封管7设置于闪蒸分离室I的中上部，pH=5. 6-6. O的料浆加入口 3和循环料浆加入口 17设置于闪蒸分离室I的上下部位，闪蒸分离室I的底端连通有下降管8，并在下降管8上依次连通设置有中和尾气洗涤液入口 9、硝铵料浆加入口 10和一段中和料浆入口 I 11，后置连通有循环泵12，循环泵12后连通有的反应管14，并反应管14上依次设置有气氨入口 I 13、一段中和料浆入口 II 15和气氨入口 II 16。[0031]在上述实施二段中和装置的技术方案中，尤其是附加的技术特征在于一是在下降管8的上部设置有50%的酸性料浆一段中和料浆入口 I 11 ;在反应管14的上部设置有加入中和所需气氨总量15%的气氨入口 II 16，在反应管14的中上部设置有50%的酸性料浆一段中和料浆入口 II 15，下部设置有加入中和所需气氨总量的35%的气氨入口 I 13。二是气氨入口 I 13与气氨入口 II 16的中和加料设置距离是l-3m，尤其是设置3m更好。三是气氨入口 I 13、气氨入口 II 16、中和尾气洗涤液入口 9、硝铵料浆加入口 10和一段中和料浆入口 I 11入口的下游流道中分别设置有一下降管挡板18和一反应管挡板19。所述下降管挡板18与反应管挡板19的轴向设置角度为93° 160°之间。上述下降管挡板18反应管挡板19是在每个入料口设置一折流档板，实现其进入的物料与管道中的物料进行充分混合。四是料浆出口 6的设置是高于循环料浆加入口 17的Im处，位于料浆入口 3之下。五是一段中和装置是一常压反应槽，用于制备pH=l. 6-2. O的酸性料浆。六是二段中和装置是一强制循环管式反应器，用于制备pH=5. 6-6. O的酸性料浆。其工艺操作条件为微负压IOOPa(真空度)，反应温度控制为125-135°C，料浆流速控制为l-3m/s，循环倍数控制为30-50，循环次数设置为12_15/h，水质量百分含量10_15%。本实用新型上述所实施的一种生产硝酸磷肥的母液氨中和装置，其在闪蒸分离室I、下降管8和反应管14中设置档板均是为了将进入的物料在有限的空间和时间内进行充分混合，本领域的技术人员知晓应当如何设置以及所设置的个数，这里不必作出更加详细的具体说明。
权利要求1.一种生产硝酸磷肥的母液氨中和装置，包括一段中和装置、二段中和装置以及中和尾气洗涤装置；其所述中和装置是用于对硝酸磷肥生产过程中硝酸分解磷矿所得除去硝酸钙总量75%的磷酸母液进行氨气中和，其所述二段中和装置产生的含氨气体通过管道输入一段中和装置，一段中和装置产生的尾气经中和尾气洗涤装置然后导入烟 排放，中和尾气洗涤装置的洗涤液通过管道返回二段中和装置，构成硝酸磷肥母液氨中和装置；其中 所述二段中和装置是一强制循环管式反应器，是由闪蒸分离室(I)、下降管(8)、循环泵(12)和反应管(14)依次连通构成环形封闭结构的反应体系； 所述闪蒸分离室(I)是其内壁面设置有闪蒸分离室挡板(2)，上部设置有料浆加入口(3)、下部设置有循环料浆加入口(17)，中部设置有料浆出口(6)及其连通的料浆出口液封管(7)，顶端部安设有除沫器(4)和含氨气体出口(5)，底端部连通有下降管(8)； 所述下降管(8)上依次连通设置有中和尾气洗涤液入口(9)、硝铵料浆加入口(10)和一段中和料浆入口 I (11); 所述反应管(14)上依次连通设置有气氨入口 I (13)、一段中和料浆入口 II (15)和气氨入口 II (16)。
2.如权利要求I所述的中和装置，其所述二段中和装置气氨入口I (13)与气氨入口 II(16)的加料距离设置是l_3m。
3.如权利要求I所述的中和装置，其所述二段中和装置下降管(8)的内壁面上设置有一下降管挡板(18)，并分别位于中和尾气洗涤液入口(9)、硝铵料浆加入口(10)和一段中和料浆入口 I (11)入口的下游流道中。
4.如权利要求3所述的中和装置，其所述二段中和装置反应管(14)的内壁面上设置有反应管挡板(19)，并分别位于气氨入口 I (13)、一段中和料浆入口 II (15)和气氨入口 II(16)入口的下游流道中。
5.如权利要求3或4所述的中和装置，其所述下降管挡板(18)与反应管挡板(19)的轴向设置角度为93° 160°间。
6.如权利要求I所述的中和装置，其所述二段中和装置料浆出口(6)是其高于循环料浆加入口(17)的I米处，并位于料浆入口(3)之下。
专利摘要一种生产硝酸磷肥的母液氨中和装置，包括一段中和装置、二段中和装置以及中和尾气洗涤装置；其所述二段中和装置是一强制循环管式反应器，由闪蒸分离室、下降管、循环泵和反应管依次连通构成环形封闭结构的反应体系，用以解决硝酸磷肥生产过程中母液氨中和料浆粘度增大、结料和结疤现象。本实用新型二段中和装置设置多点加料结构，强制循环管式反应，避开了中和过程的粘稠区，而且物料混合均匀，料浆流动性好，NH3损失小。
文档编号C05G1/06GK202671209SQ2012203205
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者荆宏键, 王志华, 冯军强, 樊彩梅, 李垚, 魏安根, 张凌云, 刘金亮, 李双志 申请人:天脊煤化工集团股份有限公司