磷酸二銨裝置轉(zhuǎn)產(chǎn)高濃度層狀磷酸一銨的生產(chǎn)工藝

近年來，國外市場對高肥力（w（總養(yǎng)分）63%）磷酸一銨（模型）的需求非常高。云南省三河化工廠有限公司利用現(xiàn)有60萬噸a磷酸二銨（dap）裝置生產(chǎn)高粒徑磷酸一銨。通過對出現(xiàn)的問題不斷改進(jìn)和調(diào)整,生產(chǎn)出的粒狀磷酸一銨產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到出口產(chǎn)品合同指標(biāo)要求,并做到磷酸二銨、粒狀磷酸一銨產(chǎn)品間的快速轉(zhuǎn)產(chǎn)。1磷酸一銨和磷酸二銨的生產(chǎn)工藝差異1.1ap與dap反應(yīng)產(chǎn)物的性質(zhì)磷酸一銨和磷酸二銨生產(chǎn)均為磷酸與液氨發(fā)生反應(yīng),主要反應(yīng)式如下:MAP和DAP化學(xué)反應(yīng)的不同為反應(yīng)產(chǎn)物終點(diǎn)n(N)/n(P)不同,前者為1,后者為2;反應(yīng)熱也不同,前者為后者的62.07%。MAP反應(yīng)料漿含水量要求低一些,以保證產(chǎn)品水分含量的要求。1.2nn/np系統(tǒng)溶解度的變化在磷銨生產(chǎn)中,反應(yīng)生成的磷銨料漿溫度≥75℃,故圖1中溫度≥75℃的曲線對磷銨生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。從圖1中溫度≥75℃曲線上可看到,在n(N)/n(P)≤1時(shí),溶解度隨n(N)/n(P)的增加而降低;當(dāng)n(N)/n(P)=1時(shí),溶解度達(dá)到最低值;n(N)/n(P)繼續(xù)增加時(shí)溶解度隨n(N)/n(P)的增加而增加;n(N)/n(P)在1.43左右對應(yīng)的溶解度達(dá)到最大值,然后隨著n(N)/n(P)的增加溶解度持續(xù)降低。MAP的n(N)/n(P)為1.0時(shí),對應(yīng)的溶解度最小;DAP的n(N)/n(P)為2時(shí),對應(yīng)的溶解度較小。在DAP生產(chǎn)過程中,為了使造粒過程易于操作控制,造粒反應(yīng)在n(N)/n(P)1.43~2.0下進(jìn)行,系統(tǒng)溶解度由大到小,以解決料漿輸送和造粒對系統(tǒng)溶解度需求的矛盾,通常是通過兩次反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的;同理,生產(chǎn)MAP時(shí)造粒反應(yīng)的n(N)/n(P)應(yīng)控制在0.6~1.0下進(jìn)行。1.3磷酸二銨溫度磷酸二銨在120℃時(shí)氨分壓為3667Pa,是磷酸一銨125.1℃時(shí)9.5Pa的368倍,在80℃時(shí)氨的分壓為307Pa。因此,在進(jìn)行干燥操作時(shí),磷酸二銨的溫度不應(yīng)超過80℃,而磷酸一銨在125℃下進(jìn)行干燥操作時(shí),氨損失是非常小的。生產(chǎn)磷酸一銨的干燥過程控制比生產(chǎn)磷酸二銨容易。2采用兩種生產(chǎn)工藝方法：磷酸一銨和磷酸一銨2.1粒度磷酸一銨的生產(chǎn)由于公司基本以管式反應(yīng)器工藝為主生產(chǎn)磷酸二銨,故在生產(chǎn)粒狀磷酸一銨時(shí),首先選擇管式反應(yīng)器工藝。以下為使用管式反應(yīng)器工藝生產(chǎn)粒狀磷酸一銨試生產(chǎn)過程。針對試生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題,不斷總結(jié)、改進(jìn)管式反應(yīng)器工藝生產(chǎn)操作控制指標(biāo),實(shí)現(xiàn)裝置“安、穩(wěn)、長、優(yōu)、滿”運(yùn)行。1)生產(chǎn)粒狀磷酸一銨時(shí)管式反應(yīng)器料漿n(N)/n(P)控制在1.0~1.1,造粒機(jī)內(nèi)不進(jìn)行二次加氨。公司于7月26日夜班開始控制管式反應(yīng)器料漿n(N)/n(P)在1.0~1.1進(jìn)行粒狀磷酸一銨生產(chǎn)。由于生產(chǎn)過程中出現(xiàn)問題較多,裝置難以穩(wěn)定運(yùn)行,僅運(yùn)行16h后裝置被迫停車,清理造粒機(jī)內(nèi)部積料。生產(chǎn)過程存在的問題:(1)由于管式反應(yīng)器料漿n(N)/n(P)控制在1.0左右,料漿溶解度最低,流動(dòng)性差,易凝固,造成造粒機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的塊狀料較多,安裝在造粒機(jī)內(nèi)部的氨分布器液氨管固定犁鏵及管式反應(yīng)器周圍積料嚴(yán)重,造粒機(jī)出口清理塊狀物料的工作量大,裝置運(yùn)行困難;(2)產(chǎn)品中夾帶片狀物料較多;(3)破碎機(jī)負(fù)荷大;(4)工藝篩進(jìn)料溜管堵塞;(5)造粒機(jī)粒子控制不穩(wěn)定。2)控制管式反應(yīng)器料漿n(N)/n(P)在0.75左右,然后通過氨分布器二次加氨,把造粒機(jī)物料n(N)/n(P)提高到1.05~1.10進(jìn)行生產(chǎn)。在使用該法生產(chǎn)之前,為防止出現(xiàn)造粒機(jī)內(nèi)部犁鏵、管式反應(yīng)器周圍嚴(yán)重積料,對造粒機(jī)犁鏵角度及管式反應(yīng)器噴槽進(jìn)行調(diào)整,以減少在其周圍積料。通過調(diào)整工藝指標(biāo)及造粒機(jī)內(nèi)部部件后,裝置恢復(fù)生產(chǎn)。將管式反應(yīng)器料漿n(N)/n(P)調(diào)整到0.75左右后,其料漿流動(dòng)性提高,料漿噴灑較為均勻、穩(wěn)定,造粒機(jī)內(nèi)成粒情況良好。由于使用二次加氨操作與DAP操作相同,生產(chǎn)操作工能很快適應(yīng)轉(zhuǎn)產(chǎn)操作。裝置恢復(fù)投料開車后,生產(chǎn)一直較為順利,生產(chǎn)的產(chǎn)品粒子表面逐漸趨于光滑,粒子外觀圓整性較好。生產(chǎn)裝置運(yùn)行正常后,將生產(chǎn)負(fù)荷逐漸從80t/h提高到100t/h,生產(chǎn)均正常進(jìn)行。從2009年7月27日8:00至7月31日24:00,使用該生產(chǎn)控制指標(biāo)生產(chǎn)粒狀磷酸一銨9552.11t,運(yùn)行時(shí)間103.42h,平均生產(chǎn)負(fù)荷92.36t/h。使用管式反應(yīng)器工藝生產(chǎn)粒狀磷酸一銨運(yùn)行穩(wěn)定,并實(shí)現(xiàn)裝置連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行5d以上。使用管式反應(yīng)器工藝在生產(chǎn)技術(shù)上已基本成熟。2.2預(yù)中和料漿相對密度的提高為進(jìn)一步提高裝置生產(chǎn)粒狀磷酸一銨的技術(shù)水平,在管式反應(yīng)器工藝生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,采用預(yù)中和工藝生產(chǎn)粒狀磷酸一銨。預(yù)中和工藝生產(chǎn)方式:磷酸和從預(yù)洗滌器來的洗滌液與液氨在預(yù)中和器反應(yīng),其n(N)/n(P)控制在0.75左右,料漿進(jìn)入造粒機(jī)后,通過氨分布器二次加氨,把造粒機(jī)物料n(N)/n(P)提高到1.05左右。用預(yù)中和工藝開始生產(chǎn)粒狀磷酸一銨時(shí),存在的主要問題是:造粒機(jī)物料偏潮;造粒機(jī)內(nèi)小球太多;造粒機(jī)內(nèi)時(shí)常產(chǎn)生大球。對生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析,確定造成造粒機(jī)物料偏潮、起大球等的主要原因是料漿中帶入的水分較多而反應(yīng)熱不足以蒸發(fā)料漿帶來的水分造成的。為降低料漿含水率,在確保料漿輸送穩(wěn)定的前提下,逐漸把預(yù)中和料漿的相對密度從1.570提高到1.600左右。隨著預(yù)中和料漿相對密度的提高,生產(chǎn)裝置運(yùn)行越來越穩(wěn)定,生產(chǎn)負(fù)荷從80t/h逐漸提高到100t/h,并基本維持在100t/h左右。從2009年8月1日2:10開始使用預(yù)中和工藝進(jìn)行生產(chǎn),8月10日24:00因磷酸供應(yīng)不足停車。此階段使用該工藝生產(chǎn)粒狀磷酸一銨17867.98t,運(yùn)行時(shí)間187.68h,平均生產(chǎn)負(fù)荷95.2t/h。使用預(yù)中和工藝生產(chǎn)的粒狀磷酸一銨水溶磷占有效磷比重基本維持在90.0%~90.3%,偶爾低于90%。為確保產(chǎn)品水溶磷占有效磷比重達(dá)到≥90.0%的指標(biāo)要求,于9月14日改用管式反應(yīng)器工藝。3兩種工藝生產(chǎn)農(nóng)村抗菌劑的性能比較兩種工藝生產(chǎn)過程主要控制指標(biāo)、使用磷酸質(zhì)量、產(chǎn)品質(zhì)量、能耗及開車運(yùn)行情況、優(yōu)缺點(diǎn)對比分別見表1、表2、表3、表4、表5。兩種工藝生產(chǎn)粒狀磷酸一銨的生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)負(fù)荷等均較為理想。通過對兩種工藝優(yōu)缺點(diǎn)對比可以看出,管式反應(yīng)器工藝優(yōu)于預(yù)中和工藝,特別是管式反應(yīng)器工藝對磷酸質(zhì)量要求可比預(yù)中和工藝低,這對于磷酸質(zhì)量呈下降趨勢的今天,尤為可貴。4轉(zhuǎn)產(chǎn)和生產(chǎn)操作工藝措施磷酸二銨轉(zhuǎn)產(chǎn)磷酸一銨過程中嘗試了以下兩種種子料的選擇方式。1)使用粒狀磷酸二銨母料生產(chǎn)磷酸一銨初始過程中,將管反應(yīng)器內(nèi)料漿n(N)/n(P)降至0.4~0.5,使磷酸二銨母料逐漸轉(zhuǎn)化為磷酸一銨。使用此方式存在的問題:(1)轉(zhuǎn)產(chǎn)周期長,生產(chǎn)裝置運(yùn)行近16h才把系統(tǒng)內(nèi)的磷酸二銨逐漸置換成磷酸一銨;(2)在轉(zhuǎn)產(chǎn)過程中,產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到指標(biāo)要求,從而產(chǎn)生了許多養(yǎng)分不合格物料;(3)在轉(zhuǎn)產(chǎn)過程中,生產(chǎn)操作較難控制,造粒機(jī)物料時(shí)潮、時(shí)干,并容易起小球。2)使用粒狀磷酸一銨母料在生產(chǎn)粒狀磷酸一銨前,把裝置系統(tǒng)內(nèi)原有的物料騰空,重新輸送粒狀磷酸一銨作為種子料生產(chǎn)粒狀磷酸一銨。使用此方式后,基本解決了使用磷酸二銨母料生產(chǎn)粒狀磷酸一銨過程中出現(xiàn)的問題,裝置運(yùn)行4h左右,產(chǎn)品質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求,且轉(zhuǎn)產(chǎn)過程生產(chǎn)操作控制正常。故磷酸二銨轉(zhuǎn)產(chǎn)粒狀磷酸一銨(或磷酸一銨轉(zhuǎn)產(chǎn)磷酸二銨)時(shí),選擇使用與生產(chǎn)產(chǎn)品相同的物料作為種子料,更有利于生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行及減少轉(zhuǎn)產(chǎn)過程不合格物料的產(chǎn)生量。5造粒機(jī)原料自身的抗菌材料1)料漿n(N)/n(P)磷酸一銨生產(chǎn)盡可能避免在料漿n(N)/n(P)為1.0左右時(shí)進(jìn)行,在該n(N)/n(P)下料漿溶解度低,流動(dòng)性不好,造粒效果差。2)相對密度控制由于生產(chǎn)粒狀磷酸一銨產(chǎn)生的反應(yīng)熱比磷酸二銨的反應(yīng)熱少,其在造粒機(jī)內(nèi)物料水分蒸發(fā)強(qiáng)度小。為保證產(chǎn)品水分及造粒機(jī)物料的正?？刂?需在保證料漿/洗液正常輸送的前提下,盡可能提高相對料漿密度。3)腐蝕問題因磷酸一銨料漿顯酸性(pH4.4),部分料漿噴灑到造粒機(jī)中會(huì)腐蝕造粒機(jī)內(nèi)部件,影響裝置的運(yùn)行,故造粒機(jī)內(nèi)各部件材質(zhì)應(yīng)采用耐腐蝕材料。在生產(chǎn)粒狀磷酸一銨過程中,曾因造粒機(jī)內(nèi)固定膠板壓條的螺栓使用碳鋼螺栓被腐蝕而造成膠板壓條脫落,影響裝置運(yùn)行。4)轉(zhuǎn)產(chǎn)過程中的問題在轉(zhuǎn)產(chǎn)過程中,為盡快使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到指標(biāo)要求,減少轉(zhuǎn)產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料量及穩(wěn)定生產(chǎn)操作,應(yīng)盡