CN103303888B - 一种采用双管反工艺生产高养分磷酸一铵的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用双管反工艺生产高养分磷酸一铵的设备，该设备包括浓磷酸澄清槽、管反配酸槽、造粒机、管式反应器、干燥机、斗提机、筛分机、破碎机、皮带输送机、冷却流化床、包裹筒、旋风分离器、除尘风机、尾气洗涤系统；本发明的设备在工艺切换和正常生产期间运行稳定，生产过程中通过管反配酸、喷浆造粒、干燥、筛分破碎（返料收集）、冷却包裹等主要流程提取出粒度均匀、养分水分达标的粒状磷酸一铵产品，产品高水溶性、不结块，在空气中性质稳定，其中有效磷(P2O5)含量大于52%，氮(N)含量大于11%，是配制N、P、K三元复混肥的优质基础原料，具有很大的市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及磷铵，具体是一种采用双管反工艺生产高养分磷酸一铵的设备。
背景技术
当前,国内磷铵产品市场严重饱和,提升产品质量,实现产品的突破创新是提升企业竞争力的重要途径,促进装置多功能化以及产品类型的多元化以满足不同客户、地区、季节的需求,是企业在激烈的市场竞争中,立足市场,增强企业抗风险能力的重要手段。在磷酸二铵装置上实现磷酸一铵的生产，尤其是高养分磷酸一铵的生产，是对生产装置功能多元化的深层次探索。
经检索，目前在中国专利数据库中尚未出现利用湿法磷酸在磷酸二铵生产装置上采用双管反工艺实现高养分磷酸一铵生产相生产装备及其方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种设备，该设备采用双管反工艺，在工艺切换和正常生产期间运行稳定，在生产过程中通过管反配酸、喷浆造粒、干燥、筛分破碎（返料收集）、冷却包裹等主要流程提取出粒度均匀、养分水分达标的粒状磷酸一铵产品。
本发明的技术方案是：一种采用双管反工艺生产高养分磷酸一铵的设备，包括浓磷酸澄清槽、管反配酸槽、造粒机、管式反应器、干燥机、斗提机、筛分机、破碎机、皮带输送机、冷却流化床、包裹筒、旋风分离器、除尘风机、尾气洗涤系统；
所述管式反应器包括管式反应器A和管式反应器B，两个管式反应器的反应混合头安装在造粒机尾部，管反配酸槽的输入管道与液氨贮罐的输入管道分别在每个管式反应器混合头处以垂直方向切入,随即发生剧烈酸碱中和反应,生产成高温高压的磷铵料浆；
所述造粒机为转鼓氨化粒化造粒机；造粒机内部以中央大梁为支撑主体,大梁上安装有氨化粒化装置，主要部件为氨分布器，通过4个犁铧式氨支架将氨管延伸到造粒机料床深处，并与转鼓造粒机筒体纵身平行分布，当喷浆造粒时，二次补氨(高压液态)直接通过氨分布器直接注射到料床上，对物料进行二次氨化。生产磷酸一铵时,造粒物料中和度(N/P)约为1.0,管式反应器的氨管、磷管及其二次补氨管线均与蒸汽管线相连接，必要时可以对管线进行吹扫,以除去管线中的污垢,保持管式反应器的畅通稳定；
所述回转干燥机内部安装有大量的抄板，可以将物料抄起形成料幕，与来自热风炉的高温烟气进行并流干燥，干燥机在干燥尾气风机作用下呈微负压，干燥机筒体外围安装有八组振打锤，随着干燥机的转动而反复敲击干燥筒，以防止物料粘结在干燥内壁上,进一步强化干燥效果；
所述干燥机的出口连接干燥物料斗提机，干燥物料斗提机出口连接五台大粒筛分机；
所述大粒筛分机筛网下方设有溜槽并连接到成品斗提机，成品斗提机连接有两台成品筛分机；
所述大粒筛分机筛网上方出口溜槽直接连接双轴链锤式破碎机，所述破碎机正下方设有返料收集皮带，所述返料收集皮带连接到返料斗提机，所述返料斗提机连接到造粒机；
所述成品筛分机的筛下出口连通返料收集皮带；成品筛分机的筛上物料出口通过成品输送皮带连接到冷却流化床；
所述冷却流化床的床层下方设有鼓风机，可抽取自然空气并鼓风对产品进行流化冷却,冷却流化床的上方依次设有旋风分离器和冷却除尘风机,冷却流化床和旋风分离器均在尾气风机作用下维持微负压,冷却流化床通过斗提机连接到两台产品筛分机；所述产品筛分机连接包裹筒；
所述旋风分离器包括设备除尘旋风分离器、冷却系统旋风分离器、干燥系统旋风分离器；每个旋风分离器内部安装有蒸汽伴热管；旋风分离器的尾气管道连接除尘风机；
所述除尘风机包括造粒尾气风机、冷却鼓风机、冷却尾气除尘尾气风机、设备除尘风机、干燥尾气风机；
所述尾气洗涤系统包括反应/造粒尾气洗涤器，即氨洗涤器、氟洗涤塔，主要负责洗涤来自造粒机的尾气；干燥尾气洗涤塔主要洗涤来自干燥机旋风分离后的尾气；冷却尾气及设备除尘尾气洗涤塔，主要洗涤来自冷却流化床经过旋风分离的尾气和设备除尘经过旋风分离器的尾气。
所述管式反应器A和管式反应器B的料浆分布管上均设置两个喷嘴，该喷嘴的长度大小可以调节，进而控制管式反应器喷浆流量的均匀和反应停留时间。
所述造粒机壁上有呼吸孔，内衬橡胶板，在造粒机转动时，当橡胶板位于顶部和底部时,空气依次通过呼吸孔吸入排出，推动橡胶板弹动除去粘结的物料，保持造粒机内部清洁。
所述干燥机的进口气流温度350～650℃，出口气温85～95℃，能够保持干燥机出品物料水份含量控制≤2.5%。
所述干燥机出品物料的输送皮带上方设置有电磁铁。
所述大粒筛分机均为振动式单层筛，筛网孔径4mm。
所述破碎机为双轴链锤式，转速一快一慢。
所述成品筛分机的筛网孔径2mm。
所述洗涤系统采用低浓度的洗涤液对各洗涤塔进行循环洗涤，同时添加一定工艺水进行稀释，保持洗涤液的浓度及其洗涤效果，各个洗涤塔采用喷淋洗涤的方式，洗涤塔内部增加填料增大气液接触面积，增强洗涤回收效果，洗涤液全部回收作为系统补水，尾气则经过风机牵引作用通过烟囱排出。装置周边设置有污水贮槽，可以将因工艺事故原因外排的污水作缓冲贮存作用。
本发明的设备使用时，转产之前，为减少磷酸二铵和磷酸一铵切换过程中产生的过渡物料量, 需要将系统返料量下降到380吨左右，同时，低负荷状态也可确保设备运行状态稳定良好，造粒机氨化部件及其除尘/洗涤系统功能完善。采用单管反控制进行转产过渡，同时系统母粒（磷酸二铵）全面由磷酸一铵所置换。采用来自浓磷酸澄清贮槽的浓磷酸（P2O5含量约48%）与洗涤系统回收的洗涤液在管式反应器配酸槽中配制管反用酸，保持管反配酸槽缓冲液位控制60%左右。单独运行一个管式反应器喷浆造粒，喷浆量由管反给酸泵变频调节，管式反应式中和度（N/P）设置为0.6～0.8之间，喷浆量有大小以及管反中和度（N/P）的设定值造粒依据造粒物料状态选择，同时取消在造粒机内添加二次补氨。由于磷酸与液氨反应的给料量呈非线性关系，为抑制出现变化剧烈幅度较大的扰动，克服被控过程的滞后，通过控制平台DCS(Distributed control system，集散控制系统)以磷酸流量为主回路，以液氨流量为副回路，采用串级控制，磷酸给料比例控制器依据主回路调节器的输出磷酸流量作为副回路调节器液氨的给定值，实施磷酸和液氨给料速率随动控制，即磷酸流量确定输出后，液氨给料速率公式存储于DCS控制中，中和度（N/P）为人为设定值，控制系统根据公式、中和度设定值以及当前的磷酸给料流量流量，自动计算并调节液氨流量，并输出至液氨流量控制器，以下关系式存储在DCS中，用以计算液氨的给料速率：
式中，SO4 2-指磷酸中残余的硫酸量，与P2O5的供给成正比。
管式反应器的稳定运行，生产的磷酸一铵物料逐渐将系统内的返料（磷酸二铵）所置换，在此过程中，对造粒机出品物料进行分析控制，待其物料pH值下降至4.8时，系统返料基本上被磷酸一铵物料所置换，表明物料过渡进程完成。
过渡物料全部被置换完成后，开始生产进入生产工艺的稳定控制阶段，将在线运行的管式反应器中和度设置为0.8～0.88，同时开启另一个管式反应器喷浆生产，中和度同样为0.80～0.88，通过视频监控及现场观察造粒机氨化粒化状态及造粒机出品物料干湿情况，动态调节两个管式反应器的喷浆量及中和度，两个管式反应器的喷浆流量可达到45～60m3/h,必要时可以在造粒机料床添加一定的二次补氨，将造粒物料中和度进一步提高到0.95～1.05,以保持造粒机出口物料为粒状分散状态,造粒机出品物料pH≈4.8。
进入管式反应器配酸槽的仍然采用新鲜澄清浓磷酸与洗涤液混合配制，保持其密度ρ（H3PO4）=1.56～1.60g/cm3，同时在管式反应器配酸槽中添加相应数量的着色剂，塑造一定颜色的产品。配制好的磷酸经过两台管式反应器给酸泵增压输送，分别与来自液氨罐区的高压液氨在两台管式反应器的反应混合头处以垂直方向切入，随即发生剧烈酸碱中和反应，生成高温高压（T=110℃～135℃，P=0.38MPa～0.55Mpa）的磷铵料浆，通过管式反应器料浆分布管进入造粒机，凭借自身压力喷射到转鼓造粒机的返料料床上，返料比约4.5～6.5：1，干湿物料以涂布、粘合、自成粒等方式完成造粒，同时凭借反应生成的热量完成水分蒸发，形成分散的颗粒物料。
造粒物料离开造粒机，借其重力作用结过溜槽进入回转干燥机，干燥中内部安装有大量的抄板，可以将物料抄起形成料幕，与来自热风炉的高温烟气进行并流干燥，干燥机在干燥尾气风机作用下呈微负压，其进口气流温度350～650℃，出口气温85～95℃，可保持干燥机出品物料水份含量控制≤2.5%。同时，干燥机筒体外部安装有振打锤，随着干燥机的转动而敲击干燥筒，以防止物料粘结在干燥内壁上。
干燥机出品物料输送皮带上方设置有电磁铁，可以吸取物料中混有的铁性物料，防止其进入后继设备影响设备的正常运转，同时在输送皮带上进行物料称重，随后经过斗提机的输送分料将物料均匀地分配至五台大粒筛分机，筛分机均为振动式单层筛，筛网孔径约4mm,大粒筛分机抽取粒径在4mm以下的物料作为筛下料，粒径φ>4mm以上物料或者疤块被筛网隔离成为筛上料，进入破碎系统，破碎机为双轴链锤式，转速一快一慢，不同转速的链锤撞击，击碎大粒物料，并由安装于破碎机正下方的返料收集皮带全部收集，随后经过汇集于返料斗提机提升返回造粒机进行重新造粒。
大粒筛分机筛下料（φ≤4mm）经过溜槽和成品斗提机输送分料分别进入两台进入成品筛分机，其中粒径φ<2mm的物料则进入成品筛下料，由返料收集皮带所收集，返回造粒机重新造粒。
成品筛分机抽取筛上物料（2＜φ＜4mm）颗粒作为磷酸二铵产品进入冷却流化床鼓风冷却，流化床通过鼓风机在床层下方鼓风，冷却除尘风机则于上方抽风，维持流化床呈微负压状态，产品得到流化冷却、除尘，冷却后的产品斗提机提升并经过分料阀分料进入两台产品筛分机再次进行更加严格的精品筛分，进一步优选颗粒，以确保筛选产品粒度分布均匀准确。筛分出来的产品经过输送进入包裹筒对产品添加包裹油进入包裹，输送进入散装库贮存。
除尘系统设置有三个旋风分离器，分别为设备除尘旋风分离器、冷却系统旋风分离器、干燥系统旋风分离器。其功能分别是对来自各大设备（包括皮带、斗提机、筛分机、破碎机等）、冷却流化床、干燥机的粉尘进行旋风分离，分离出来的粉尘颗粒进入返料收集皮带，返回造粒机重新造粒。各个旋风分离器内部安装有蒸汽伴热管，保持内部温度高于露点温度以上，防止空气冷凝导致粉尘粘结。尾气则在风机包括造粒尾气风机、冷却鼓风机、冷却除尘尾气风机、干燥尾气风机等)作用下，进入尾气洗涤系统，收集洗涤液进行循环洗涤。洗涤系统设置有反应/造粒尾气洗涤器，即氨洗涤器、氟洗涤塔，主要负责洗涤来自造粒机的尾气；干燥尾气洗涤塔主要洗涤来自干燥机旋风分离后的尾；冷却尾气及设备除尘尾气洗涤塔，主要洗涤来自冷却流化床给过旋风分离的尾气和设备除尘经过旋风分离器的尾气。洗涤系统采用低浓度的洗涤液对各洗涤塔进行循环洗涤，同时添加一定工艺水进行稀释，保持洗涤液的浓度及其洗涤效果，各个洗涤塔采用喷淋洗涤的方式，通过增加填料增大气液接触面积，增强洗涤效果，洗涤液全部回收作为系统补水，尾气则经过风机牵引作用通过烟囱排出。装置周边设置有污水贮槽，可以将因工艺事故原因外排的污水作缓冲贮存作用。
本发明的设备有以下优点：
（1）利用磷酸二铵装置生产高养分的农业级磷酸一铵，实现装置的多功能化，拓展了磷酸二铵装置用于生产高养分磷酸一铵工艺适应性；（2）实现磷铵装置实现快速切换，生产包括磷酸一铵（MAP）与磷酸二铵（DAP）等不同类型、不同规格的产品，满足了多元需求，增强企业对市场变化的适应性和抗争力；（3）提供了一种高养分磷酸一铵的生产装置运行方式，可以帮助企业在矿产资源紧缺的年代追求P2O5效益最大化。（4）面对普通等级的磷铵市场饱和局面，而高养分的磷酸一铵当前需求仍然较量大，可以帮助企业拓展市场，与国内外优质产品争齐，提高企业竞争力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-浓磷酸澄清槽；2-管反配酸槽； 3-造粒机； 4-干燥机；5-管式反应器A；6-管式反应器B；7-干燥物料斗提机；8-大粒筛分机；9-破碎机；10-成品斗提机；11-返料收集皮带；12-成品筛分机；13-成品输送皮带；14-冷却流化床；15-斗提机；16-产品筛分机；17-包裹筒；18-混合头；19-液氨贮罐；20-热风炉；21-返料斗提机；22-干燥系统旋风分离器；23-设备除尘旋风分离器、24-冷却系统旋风分离器；25-干燥尾气洗涤塔；26-氨洗涤器；27-冷却尾气及设备除尘尾气洗涤塔。
具体实施方式
一种采用双管反工艺生产高养分磷酸一铵的设备，包括浓磷酸澄清槽1、管反配酸槽2、造粒机3、管式反应器5和6、干燥机4、斗提机、筛分机8、破碎机9、皮带输送机、冷却流化床14、包裹筒17、旋风分离器、除尘风机、尾气洗涤系统；
所述管式反应器包括管式反应器A5和管式反应器B6，两个管式反应器的混合头18安装在造粒机3的尾部，管反配酸槽2的输入管道与液氨贮罐19的输入管道分别在每个管式反应器混合头处以垂直方向切入；
所述造粒机3为转鼓氨化粒化造粒机；由中央大梁为支撑，大梁上安装有氨化粒化装置，主要部件为氨分布器，通过4个犁铧式氨支架将氨管延伸到造粒机料床深处，并与造粒机壁纵身平行分布；生产磷酸一铵时,管式反应器的氨管、磷管及其二次补氨管线均与蒸汽管线相连接；
所述干燥机4为回转干燥机，其内部安装有大量的抄板，可以将物料抄起形成料幕，与来自热风炉20的高温烟气进行并流干燥，干燥机4在干燥尾气风机作用下呈微负压，干燥机4筒体外部安装有振打锤；
所述干燥机4的出口连接干燥物料斗提机7，干燥物料斗提机7出口连接五台大粒筛分机8；
所述大粒筛分机8下方设有溜槽并连接到成品斗提机10，成品斗提机10连接有两台成品筛分机12；
所述大粒筛分机8筛网上方出口溜槽直接连接破碎机9，所述破碎机9正下方设有返料收集皮带11，所述返料收集皮带11连接到返料斗提机21，所述返料斗提机21连接到造粒机3；
所述成品筛分机12的筛下出口连通返料收集皮带11；成品筛分机12的筛上物料出口通过成品输送皮带13连接到冷却流化床14；
所述冷却流化床14的床层下方设有鼓风机，冷却流化床14的上方设有冷却除尘风机，冷却流化床14通过斗提机15连接到两台产品筛分机16；所述产品筛分机16连接包裹筒17；
所述旋风分离器包括设备除尘旋风分离器23、冷却系统旋风分离器24、干燥系统旋风分离器22；每个旋风分离器内部安装有蒸汽伴热管；旋风分离器的尾气管道连接除尘风机；
所述尾气洗涤系统包括反应/造粒尾气洗涤器，即氨洗涤器26、氟洗涤塔；干燥尾气洗涤塔25；冷却尾气及设备除尘尾气洗涤塔27；
所述管式反应器A5和管式反应器B6的料浆分布管上均设置两个喷嘴，该喷嘴的长度大小可以调节。
所述造粒机3壁上有呼吸孔，内衬橡胶板，在造粒机3转动时，当橡胶板位于顶部和底部时,空气依次通过呼吸孔吸入排出，推动橡胶板弹动除去粘结的物料，保持造粒机3内部清洁。
所述干燥机4的进口气流温度350～650℃，出口气温85～95℃。
所述干燥机4出品物料的输送皮带上方设置有电磁铁。
所述大粒筛分机8均为振动式单层筛，筛网孔径4mm。
所述破碎机9为双轴链锤式，转速一快一慢。
所述成品筛分机12的筛网孔径2mm。
所述洗涤系统采用低浓度的洗涤液对各洗涤塔进行循环洗涤，同时添加一定工艺水进行稀释，保持洗涤液的浓度及其洗涤效果，各个洗涤塔采用喷淋洗涤的方式，洗涤塔内部增加填料增大气液接触面积，强化洗涤效果，洗涤液全部回收作为系统补水，尾气则经过风机牵引作用通过烟囱排出。装置周边设置有污水贮槽，可以将因工艺事故原因外排的污水作缓冲贮存作用。
该设备在工艺切换和正常生产期间运行稳定，生产过程中通过管反配酸、喷浆造粒、干燥、筛分破碎（返料收集）、冷却包裹等主要流程提取出粒度均匀、养分水分达标的粒状磷酸一铵产品，产品高水溶性、不结块，在空气中性质稳定，其PH≈4.5，是一种富含N、P二元有效元素的高效复合肥，总养分(P2O5+N)达到63%，其中有效磷(P2O5)含量大于52%，氮(N)含量大于11%，是配制N、P、K三元复混肥的优质基础原料，也适合在植物的成长期植物的肥料和叶面喷施所使用，有利于植物根部的发育和成长，水溶性好，肥效期长。生产的顺利进行推进且产品性能优越完全验证了在磷酸二铵二铵装置上采用双管反工生产高养分磷酸一铵的可行性。
表-1:高养分磷酸一铵产品规格参数
| 总养分 | 有效磷 | 水溶性磷 | 氮 | 水份 | 粒度（2-4mm） | 强度 |
| 63.00% | 52.30% | 51.00% | 11.00% | 1.20% | 94.00% | 45.00N |
表-2:双管反工艺生产高养分磷酸一铵主要设备列表
Claims (10)
1.一种采用双管反工艺生产高养分磷酸一铵的设备，其特征是该设备包括浓磷酸澄清槽（1）、管反配酸槽（2）、造粒机（3）、管式反应器、干燥机（4）、斗提机、筛分机、破碎机（9）、皮带输送机、冷却流化床（14）、包裹筒（17）、旋风分离器、除尘风机、尾气洗涤系统；
所述管式反应器包括管式反应器A（5）和管式反应器B（6），两个管式反应器的混合头（18）安装在造粒机（3）的尾部，管反配酸槽（2）的输入管道与液氨贮罐（19）的输入管道分别在每个管式反应器混合头处以垂直方向切入；
所述造粒机（3）为转鼓氨化粒化造粒机；内部安装有氨化粒化装置，主要部件为氨分布器，通过4个犁铧式氨支架将氨管延伸到造粒机料床上，并与造粒机壁纵身平行分布；生产磷酸一铵时,管式反应器的氨管、磷管及其二次补氨管线均与蒸汽管线相连接；
所述干燥机(4)为回转干燥机，其内部安装有大量的抄板，可以将物料抄起形成料幕，与来自热风炉(20)的高温烟气进行并流干燥，干燥机(4)在干燥尾气风机作用下呈微负压，干燥机(4)筒体外部安装有振打锤；
所述干燥机(4)的出口连接干燥物料斗提机(7)，干燥物料斗提机(7)出口连接五台大粒筛分机(8)；
所述大粒筛分机(8)下方设有溜槽并连接到成品斗提机(10)，成品斗提机(10)连接有两台成品筛分机(12)；
所述大粒筛分机(8)筛网上方出口直接连接破碎机(9)，所述破碎机(9)正下方设有返料收集皮带(11)，所述返料收集皮带(11)连接到返料斗提机(21)，所述返料斗提机(21)连接到造粒机(3)；
所述成品筛分机(12)的筛下出口连通返料收集皮带(11)；成品筛分机(12)的筛上物料出口通过成品输送皮带(13)连接到冷却流化床(14)；
所述冷却流化床(14)的床层下方设有鼓风机，冷却流化床(14)的上方设有冷却除尘风机，冷却流化床(14)通过斗提机(15)连接到两台产品筛分机(16)；所述产品筛分机(16)连接包裹筒(17)；
所述旋风分离器包括设备除尘旋风分离器(23)、冷却系统旋风分离器(24)、干燥系统旋风分离器(22)；每个旋风分离器内部安装有蒸汽伴热管；旋风分离器的尾气管道连接除尘风机；
所述尾气洗涤系统包括反应/造粒尾气洗涤器，即氨洗涤器(26)、氟洗涤塔；干燥尾气洗涤塔(25)；冷却尾气及设备除尘尾气洗涤塔(27)。
2.如权利要求1所述的设备，其特征是所述管式反应器A(5)和管式反应器B(6)的料浆分布管上均设置两个喷嘴，该喷嘴的长度大小可以调节。
3.如权利要求1所述的设备，其特征是所述造粒机(3)壁上有呼吸孔，内衬橡胶板，在造粒机(3)转动时，当橡胶板位于顶部和底部时,空气依次通过呼吸孔吸入排出，推动橡胶板弹动除去粘结的物料，保持造粒机(3)内部清洁。
4.如权利要求1所述的设备，其特征是所述干燥机(4)的进口气流温度350～650℃，出口气温85～95℃。
5. 如权利要求1所述的设备，其特征是所述干燥机(4)出品物料的输送皮带上方设置有电磁铁。
6. 如权利要求1所述的设备，其特征是所述大粒筛分机(8)均为振动式单层筛，筛网孔径4mm。
7. 如权利要求1所述的设备，其特征是所述破碎机(9)为双轴链锤式，转速一快一慢。
8.如权利要求1所述的设备，其特征是所述成品筛分机(12)的筛网孔径2mm。
9.如权利要求1所述的设备，其特征是所述洗涤系统采用低浓度的洗涤液对各洗涤塔进行循环洗涤，同时添加一定工艺水进行稀释，保持洗涤液的浓度及其洗涤效果，各个洗涤塔采用喷淋洗涤的方式，通过增加填料增大气液接触面积，增强洗涤效果，洗涤液全部回收作为系统补水，尾气则经过风机牵引作用通过烟囱排出。
10.如权利要求1所述的设备，其特征是所述设备周边设置有污水贮槽。
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