磷酸二铵装置转产高浓度层状磷酸一铵的生产工艺

磷酸二铵装置转产高浓度层状磷酸一铵的生产工艺

近年来，国外市场对高肥力（w（总养分）63%）磷酸一铵（模型）的需求非常高。云南省三河化工厂有限公司利用现有60万吨a磷酸二铵（dap）装置生产高粒径磷酸一铵。通过对出现的问题不断改进和调整,生产出的粒状磷酸一铵产品质量指标达到出口产品合同指标要求,并做到磷酸二铵、粒状磷酸一铵产品间的快速转产。1磷酸一铵和磷酸二铵的生产工艺差异1.1ap与dap反应产物的性质磷酸一铵和磷酸二铵生产均为磷酸与液氨发生反应,主要反应式如下:MAP和DAP化学反应的不同为反应产物终点n(N)/n(P)不同,前者为1,后者为2;反应热也不同,前者为后者的62.07%。MAP反应料浆含水量要求低一些,以保证产品水分含量的要求。1.2nn/np系统溶解度的变化在磷铵生产中,反应生成的磷铵料浆温度≥75℃,故图1中温度≥75℃的曲线对磷铵生产具有指导意义。从图1中温度≥75℃曲线上可看到,在n(N)/n(P)≤1时,溶解度随n(N)/n(P)的增加而降低;当n(N)/n(P)=1时,溶解度达到最低值;n(N)/n(P)继续增加时溶解度随n(N)/n(P)的增加而增加;n(N)/n(P)在1.43左右对应的溶解度达到最大值,然后随着n(N)/n(P)的增加溶解度持续降低。MAP的n(N)/n(P)为1.0时,对应的溶解度最小;DAP的n(N)/n(P)为2时,对应的溶解度较小。在DAP生产过程中,为了使造粒过程易于操作控制,造粒反应在n(N)/n(P)1.43~2.0下进行,系统溶解度由大到小,以解决料浆输送和造粒对系统溶解度需求的矛盾,通常是通过两次反应来实现的;同理,生产MAP时造粒反应的n(N)/n(P)应控制在0.6~1.0下进行。1.3磷酸二铵温度磷酸二铵在120℃时氨分压为3667Pa,是磷酸一铵125.1℃时9.5Pa的368倍,在80℃时氨的分压为307Pa。因此,在进行干燥操作时,磷酸二铵的温度不应超过80℃,而磷酸一铵在125℃下进行干燥操作时,氨损失是非常小的。生产磷酸一铵的干燥过程控制比生产磷酸二铵容易。2采用两种生产工艺方法：磷酸一铵和磷酸一铵2.1粒度磷酸一铵的生产由于公司基本以管式反应器工艺为主生产磷酸二铵,故在生产粒状磷酸一铵时,首先选择管式反应器工艺。以下为使用管式反应器工艺生产粒状磷酸一铵试生产过程。针对试生产过程中出现的问题,不断总结、改进管式反应器工艺生产操作控制指标,实现装置“安、稳、长、优、满”运行。1)生产粒状磷酸一铵时管式反应器料浆n(N)/n(P)控制在1.0~1.1,造粒机内不进行二次加氨。公司于7月26日夜班开始控制管式反应器料浆n(N)/n(P)在1.0~1.1进行粒状磷酸一铵生产。由于生产过程中出现问题较多,装置难以稳定运行,仅运行16h后装置被迫停车,清理造粒机内部积料。生产过程存在的问题:(1)由于管式反应器料浆n(N)/n(P)控制在1.0左右,料浆溶解度最低,流动性差,易凝固,造成造粒机内产生的块状料较多,安装在造粒机内部的氨分布器液氨管固定犁铧及管式反应器周围积料严重,造粒机出口清理块状物料的工作量大,装置运行困难;(2)产品中夹带片状物料较多;(3)破碎机负荷大;(4)工艺筛进料溜管堵塞;(5)造粒机粒子控制不稳定。2)控制管式反应器料浆n(N)/n(P)在0.75左右,然后通过氨分布器二次加氨,把造粒机物料n(N)/n(P)提高到1.05~1.10进行生产。在使用该法生产之前,为防止出现造粒机内部犁铧、管式反应器周围严重积料,对造粒机犁铧角度及管式反应器喷槽进行调整,以减少在其周围积料。通过调整工艺指标及造粒机内部部件后,装置恢复生产。将管式反应器料浆n(N)/n(P)调整到0.75左右后,其料浆流动性提高,料浆喷洒较为均匀、稳定,造粒机内成粒情况良好。由于使用二次加氨操作与DAP操作相同,生产操作工能很快适应转产操作。装置恢复投料开车后,生产一直较为顺利,生产的产品粒子表面逐渐趋于光滑,粒子外观圆整性较好。生产装置运行正常后,将生产负荷逐渐从80t/h提高到100t/h,生产均正常进行。从2009年7月27日8:00至7月31日24:00,使用该生产控制指标生产粒状磷酸一铵9552.11t,运行时间103.42h,平均生产负荷92.36t/h。使用管式反应器工艺生产粒状磷酸一铵运行稳定,并实现装置连续、稳定运行5d以上。使用管式反应器工艺在生产技术上已基本成熟。2.2预中和料浆相对密度的提高为进一步提高装置生产粒状磷酸一铵的技术水平,在管式反应器工艺生产技术的基础上,采用预中和工艺生产粒状磷酸一铵。预中和工艺生产方式:磷酸和从预洗涤器来的洗涤液与液氨在预中和器反应,其n(N)/n(P)控制在0.75左右,料浆进入造粒机后,通过氨分布器二次加氨,把造粒机物料n(N)/n(P)提高到1.05左右。用预中和工艺开始生产粒状磷酸一铵时,存在的主要问题是:造粒机物料偏潮;造粒机内小球太多;造粒机内时常产生大球。对生产中出现的问题进行分析,确定造成造粒机物料偏潮、起大球等的主要原因是料浆中带入的水分较多而反应热不足以蒸发料浆带来的水分造成的。为降低料浆含水率,在确保料浆输送稳定的前提下,逐渐把预中和料浆的相对密度从1.570提高到1.600左右。随着预中和料浆相对密度的提高,生产装置运行越来越稳定,生产负荷从80t/h逐渐提高到100t/h,并基本维持在100t/h左右。从2009年8月1日2:10开始使用预中和工艺进行生产,8月10日24:00因磷酸供应不足停车。此阶段使用该工艺生产粒状磷酸一铵17867.98t,运行时间187.68h,平均生产负荷95.2t/h。使用预中和工艺生产的粒状磷酸一铵水溶磷占有效磷比重基本维持在90.0%~90.3%,偶尔低于90%。为确保产品水溶磷占有效磷比重达到≥90.0%的指标要求,于9月14日改用管式反应器工艺。3两种工艺生产农村抗菌剂的性能比较两种工艺生产过程主要控制指标、使用磷酸质量、产品质量、能耗及开车运行情况、优缺点对比分别见表1、表2、表3、表4、表5。两种工艺生产粒状磷酸一铵的生产技术、产品质量、生产负荷等均较为理想。通过对两种工艺优缺点对比可以看出,管式反应器工艺优于预中和工艺,特别是管式反应器工艺对磷酸质量要求可比预中和工艺低,这对于磷酸质量呈下降趋势的今天,尤为可贵。4转产和生产操作工艺措施磷酸二铵转产磷酸一铵过程中尝试了以下两种种子料的选择方式。1)使用粒状磷酸二铵母料生产磷酸一铵初始过程中,将管反应器内料浆n(N)/n(P)降至0.4~0.5,使磷酸二铵母料逐渐转化为磷酸一铵。使用此方式存在的问题:(1)转产周期长,生产装置运行近16h才把系统内的磷酸二铵逐渐置换成磷酸一铵;(2)在转产过程中,产品质量达不到指标要求,从而产生了许多养分不合格物料;(3)在转产过程中,生产操作较难控制,造粒机物料时潮、时干,并容易起小球。2)使用粒状磷酸一铵母料在生产粒状磷酸一铵前,把装置系统内原有的物料腾空,重新输送粒状磷酸一铵作为种子料生产粒状磷酸一铵。使用此方式后,基本解决了使用磷酸二铵母料生产粒状磷酸一铵过程中出现的问题,装置运行4h左右,产品质量各项指标达到要求,且转产过程生产操作控制正常。故磷酸二铵转产粒状磷酸一铵(或磷酸一铵转产磷酸二铵)时,选择使用与生产产品相同的物料作为种子料,更有利于生产装置的稳定运行及减少转产过程不合格物料的产生量。5造粒机原料自身的抗菌材料1)料浆n(N)/n(P)磷酸一铵生产尽可能避免在料浆n(N)/n(P)为1.0左右时进行,在该n(N)/n(P)下料浆溶解度低,流动性不好,造粒效果差。2)相对密度控制由于生产粒状磷酸一铵产生的反应热比磷酸二铵的反应热少,其在造粒机内物料水分蒸发强度小。为保证产品水分及造粒机物料的正常控制,需在保证料浆/洗液正常输送的前提下,尽可能提高相对料浆密度。3)腐蚀问题因磷酸一铵料浆显酸性(pH4.4),部分料浆喷洒到造粒机中会腐蚀造粒机内部件,影响装置的运行,故造粒机内各部件材质应采用耐腐蚀材料。在生产粒状磷酸一铵过程中,曾因造粒机内固定胶板压条的螺栓使用碳钢螺栓被腐蚀而造成胶板压条脱落,影响装置运行。4)转产过程中的问题在转产过程中,为尽快使产品质量达到指标要求,减少转产过程中产生的废料量及稳定生产操作,应尽