CN103395762B - 一种磷铵生产中料浆的浓缩方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种磷铵生产中料浆的浓缩方法及装置，涉及磷肥行业与节能环保技术领域。将磷酸在反应器内与氨快速反应后在闪蒸室内闪蒸得到的二次蒸汽，以及加热后在浓缩闪蒸室内产生的蒸汽回收利用，经蒸汽压缩机压缩升温升压后与补充的新鲜蒸汽混合作为料浆加热器热源。在现有的料浆浓缩装置中加入了蒸汽压缩机，将蒸汽压缩机的蒸汽入口与中和闪蒸室、浓缩闪蒸室的蒸汽出口相连，蒸汽压缩机的蒸汽出口和蒸汽发生器的蒸汽出口经蒸汽总管与料浆加热器的蒸汽入口相连。本发明具有新鲜蒸汽消耗低、节能环保、无冷却循环水系统等优点。
Description
技术领域
本发明涉及磷肥行业与节能环保技术领域，具体的说是一种磷铵生产中料浆的浓缩方法及装置。
背景技术
我国磷肥行业自1966年建成第一套年产3万吨磷铵装置起，大都采用传统法或料浆法生产工艺，主要是通过多效蒸发浓缩磷酸或料浆生产流程提高磷酸或料浆比重，但都存在着末效冷凝乏汽排空、冷却水循环量大等现象，造成蒸汽消耗过高，制约着磷肥行业的发展。2011年9月14日开始实施的《磷铵行业准入条件》，对于磷肥工业综合能耗及环境保护有了更严格的要求，现有工艺流程中存在的技术缺陷，是本领域技术人员急待解决的一个技术问题。
现有的料浆法磷铵生产的料浆浓缩一般采用“双效浓缩”流程，极少数采用“三效浓缩”流程。实现“双效浓缩”的装置如图1所示，其工作的基本流程是：稀磷酸与氨进入中和闪蒸室1内快速反应后闪蒸出二次蒸汽得到中和磷铵料浆，中和磷铵料浆首先进入二效浓缩系统：经二效浓缩循环泵4进入二效料浆加热器5内采用二次蒸汽为加热热源，将中和料浆加热，然后进入二效闪蒸室3闪蒸出三次蒸汽，为提高闪蒸效果，提高推动力，二效闪蒸采取真空闪蒸措施，即采用循环冷却水将三次蒸汽冷凝排出，水蒸气冷凝从而产生真空。二效浓缩后料浆经二效浓缩循环泵4进入一效浓缩系统，在一效料浆加热器9内采用蒸汽发生器提供的新鲜蒸汽为热源加热，料浆被加热后进入一效闪蒸室7内闪蒸出一次蒸汽，得到浓缩的磷铵料浆，至二次中和或造粒工段。一次蒸汽与二次蒸汽混合后作为二效浓缩系统料浆加热器5的加热热源使用。二效料浆加热器与一效料浆加热器加热后的蒸汽经冷凝水罐6、10排放部分热水和部分未凝蒸汽。
双效料浆浓缩的每吨产品蒸汽单耗为0.5-0.6t/t产品，因二效采用真空闪蒸需配置真空循环冷却装置，浪费水资源，成本高。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种无需冷却水循环系统，节约水资源，制造、使用成本低廉，将闪蒸蒸汽重复利用、充分利用其内能的磷铵生产中料浆的浓缩方法及装置。
本发明解决上述现有技术的不足采用的技术方案是：
一种磷铵生产中料浆的浓缩方法：其特征在于包括以下步骤：
A、将磷酸在反应器内与氨快速反应后在闪蒸室内闪蒸，得中和后磷铵料浆和二次蒸汽；
B、中和后磷铵料浆进入料浆加热器内，同时二次蒸汽输入蒸汽压缩机压缩升温升压，经蒸汽压缩机压缩升温升压后的蒸汽与补充的新鲜蒸汽混合进入料浆加热器，为料浆加热器内的磷铵料浆加热；
C、加热后的磷铵料浆进入浓缩闪蒸室，闪蒸浓缩得到含水25%-30%的磷铵浓缩料浆，同时产生一次蒸汽；
D、将步骤C中产生的一次蒸汽与将步骤A产生的二次蒸汽混合、一同输入蒸汽压缩机压缩升温升压、循环使用。
本发明中步骤B中进入料浆加热器内的蒸汽为磷铵料浆加热后经冷凝水罐排出，未冷凝的乏汽与一次蒸汽、二次蒸汽混合后共同输入蒸汽压缩机压缩升温升压。
一种磷铵生产中料浆的浓缩装置，包括中和闪蒸室、浓缩循环泵、料浆加热器、浓缩闪蒸室、冷凝水罐和蒸汽发生器，中和闪蒸室上设有磷酸入口和氨气入口，浓缩闪蒸室底部设有料浆循环口，中和闪蒸室的磷铵料浆出口与浓缩循环泵入口相连，浓缩循环泵出口与料浆加热器的料浆入口相连，料浆加热器的料浆出口与浓缩闪蒸室的料浆入口相连，浓缩闪蒸室的底部的料浆循环口与浓缩循环泵入口相连，料浆加热器的蒸汽出口与冷凝水罐的蒸汽入口相连，其特征在于设有蒸汽压缩机，蒸汽压缩机的蒸汽入口与中和闪蒸室、浓缩闪蒸室的蒸汽出口相连，蒸汽压缩机的蒸汽出口和蒸汽发生器的蒸汽出口经蒸汽总管与料浆加热器的蒸汽入口相连。
本发明进一步改进，设有中和循环泵，中和闪蒸室底部设有循环口，循环口与中和循环泵的入口相连，中和循环泵的出口与中和闪蒸室的氨气入口经中和管相连，中和循环泵出口处的中和管上设有加氨管。
本发明中所述的冷凝水罐的乏汽出口与蒸汽压缩机的蒸汽入口相连。
本发明中蒸汽压缩机采用机械式蒸汽压缩机。其作用是将低温、低压二次蒸汽压缩增温、增压，经压缩后的蒸汽热源再次加热磷铵料浆浓缩的过程中，作为浓缩热源循环使用；从而达到循环回收利用蒸汽的目的，节约能源。
工作时，磷酸与氨气经快速中和反应后生成磷铵一铵、磷酸二铵料浆，进入中和闪蒸室内，依靠反应放出的热量蒸发水分得到含水60-65%的磷铵料浆；含水60-65%的料浆通过管道输送至浓缩循环泵入口，经料浆加热器加热至110-120℃，然后进入浓缩闪蒸室闪蒸得到含水25%-30%的磷铵料浆；浓缩后的磷铵料浆经浓缩闪蒸室的浆料出口排出，进行后续工段生产磷酸一铵或磷酸二铵产品。中和闪蒸室和浓缩闪蒸室产生的蒸汽进入蒸汽压缩机压缩后与蒸汽发生器产生的新鲜蒸汽混合进入料浆加热器，加热料浆后，部分蒸汽冷凝为液体经冷凝水罐排出，输送至磷酸工段作洗涤水使用；部分未凝蒸汽再次进入蒸汽压缩机增温增压提高焓值，从而实现了闪蒸蒸汽和乏汽的综合循环利用，降低浓缩过程对新鲜蒸汽消耗，充分利用了热能，节约能源。
本发明与现有磷铵生产料浆法、传统法浓缩装置相比，具有新鲜蒸汽消耗低、节能环保、无冷却循环水系统等优点。
本发明依据波义耳定律即PV/T=K，其含义是：一定质量的气体的压强*体积/温度为常数，当气体的体积减小，压强增大时，气体的温度也会随即升高。本发明通过采用蒸汽压缩技术，提升低品位闪蒸汽、乏汽的蒸汽温度和压力，通过补充部分机械能提高其焓值使其恢复到可供重复利用的蒸汽品质，克服现有技术中磷铵生产浓缩蒸汽消耗过高，冷却循环水量大的现状，本发明具有蒸汽消耗低、无冷却循环水，可综合回收利用闪蒸蒸汽、未凝乏汽的的优点。
附图说明
图1为现有双效料浆浓缩方法使用的浓缩装置的结构示意图。
图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式：
一种磷铵生产中料浆的浓缩方法：其特征在于包括以下步骤：
A、将磷酸在反应器内与氨快速反应后在闪蒸室内闪蒸，得中和后磷铵料浆和二次蒸汽；
B、中和后磷铵料浆进入料浆加热器内，同时二次蒸汽输入蒸汽压缩机压缩升温升压，经蒸汽压缩机压缩升温升压后的蒸汽与补充的新鲜蒸汽混合进入料浆加热器，为料浆加热器内的磷铵料浆加热；
C、加热后的磷铵料浆进入浓缩闪蒸室，闪蒸浓缩得到含水25%-30%的磷铵浓缩料浆，同时产生一次蒸汽；
D、将步骤C中产生的一次蒸汽与将步骤A产生的二次蒸汽混合、一同输入蒸汽压缩机压缩升温升压、循环使用。
上述步骤B中进入料浆加热器内的蒸汽为磷铵料浆加热后经冷凝水罐排出，未冷凝的乏汽与一次蒸汽、二次蒸汽混合后共同输入蒸汽压缩机压缩升温升压。
本方法依据波义耳定律即PV/T=K，其含义是：一定质量的气体的压强*体积/温度为常数，当气体的体积减小，压强增大时，气体的温度也会随即升高。本发明通过采用蒸汽压缩技术，提升低品位闪蒸汽、乏汽的蒸汽温度和压力，通过补充部分机械能提高其焓值使其恢复到可供重复利用的蒸汽品质，克服现有技术中磷铵生产浓缩蒸汽消耗过高，冷却循环水量大的现状，本发明具有蒸汽消耗低、无冷却循环水，可综合回收利用闪蒸蒸汽、未凝乏汽的的优点。
用于实现上述方法的磷铵生产中料浆的浓缩装置，包括中和闪蒸室1、浓缩循环泵4、料浆加热器5、浓缩闪蒸室3、冷凝水罐6和蒸汽发生器8，中和闪蒸室1上设有磷酸入口和氨气入口，浓缩闪蒸室3底部设有料浆循环口，中和闪蒸室1的磷铵料浆出口与浓缩循环泵4入口相连，浓缩循环泵出口与料浆加热器5的料浆入口相连，料浆加热器的料浆出口与浓缩闪蒸室3的料浆入口相连，浓缩闪蒸室的底部的料浆循环口与浓缩循环泵入口相连，料浆加热器的蒸汽出口与冷凝水罐6的蒸汽入口相连，从图中可以看出，中和闪蒸室的料浆出口、浓缩闪蒸室的料浆出口、蒸汽发生器的蒸汽出口、冷凝水罐的冷凝水排放口和乏汽出口上分别设有控制阀，上述各种部件及连接关系与现有技术相同，不再赘述。本发明的特征在于：设有蒸汽压缩机7，蒸汽压缩机7的蒸汽入口与中和闪蒸室1、浓缩闪蒸室3的蒸汽出口相连，蒸汽压缩机7的蒸汽出口和蒸汽发生器8的蒸汽出口经蒸汽总管与料浆加热器5的蒸汽入口相连。从图中可以看出，冷凝水罐的乏汽出口与蒸汽压缩机的蒸汽入口相连，中和闪蒸室、浓缩闪蒸室产生的蒸汽和冷凝水罐内部分未凝蒸汽再次进入蒸汽压缩机增温增压提高焓值，从而实现了闪蒸蒸汽和乏汽的综合循环利用，降低浓缩过程对新鲜蒸汽消耗，充分利用了热能，节约能源。
本发明进一步改进，设有中和循环泵2，中和闪蒸室1底部设有循环口，循环口与中和循环泵的入口相连，中和循环泵的出口与中和闪蒸室的氨气入口经中和管相连，中和循环泵出口处的中和管上设有加氨管。未反应的磷酸经中和循环泵循环至中和循环泵出口时，与其出口处的加氨管输送来的氨气在中和管内反应并进入闪蒸室内，循环反应，反应更彻底，提高产率。
本发明中蒸汽压缩机采用机械式蒸汽压缩机。其作用是将低温、低压二次蒸汽压缩增温、增压，经压缩后的蒸汽热源再次加热磷铵料浆浓缩的过程中，作为浓缩热源循环使用；从而达到循环回收利用蒸汽的目的，节约能源。
工作时，磷酸与氨气经快速中和反应后生成磷铵一铵、磷酸二铵料浆，进入中和闪蒸室内，依靠反应放出的热量蒸发水分得到含水60-65%的磷铵料浆；含水60-65%的料浆通过管道输送至浓缩循环泵入口，经料浆加热器加热至110-120℃，然后进入浓缩闪蒸室闪蒸得到含水25%-30%的磷铵料浆；浓缩后的磷铵料浆经浓缩闪蒸室的浆料出口排出，进行后续工段生产磷酸一铵或磷酸二铵产品。中和闪蒸室和浓缩闪蒸室产生的蒸汽进入蒸汽压缩机压缩后与蒸汽发生器产生的新鲜蒸汽混合进入料浆加热器，加热料浆后，部分蒸汽冷凝为液体经冷凝水罐排出，输送至磷酸工段作洗涤水使用；部分未凝蒸汽再次进入蒸汽压缩机增温增压提高焓值，从而实现了闪蒸蒸汽和乏汽的综合循环利用，降低浓缩过程对新鲜蒸汽消耗，充分利用了热能，节约能源。
本发明与现有磷铵生产料浆法、传统法浓缩装置相比，具有新鲜蒸汽消耗低、节能环保、无冷却循环水系统等优点。
本发明依据波义耳定律即PV/T=K，其含义是：一定质量的气体的压强*体积/温度为常数，当气体的体积减小，压强增大时，气体的温度也会随即升高。本发明通过采用蒸汽压缩技术，提升低品位闪蒸汽、乏汽的蒸汽温度和压力，通过补充部分机械能提高其焓值使其恢复到可供重复利用的蒸汽品质，克服现有技术中磷铵生产浓缩蒸汽消耗过高，冷却循环水量大的现状，本发明具有蒸汽消耗低、无冷却循环水，可综合回收利用闪蒸蒸汽、未凝乏汽的的优点。
从图2与图1相比可知，本发明不但可以综合回收二次蒸汽和乏汽，同时因省却了原双效浓缩的真空循环水系统，可降低循环水部分的投资和运行费用；本方法和装置实现二次蒸汽和乏汽的综合利用，有效降低磷铵生产蒸汽单耗0.2t以上，具有蒸汽消耗低、节能环保、无冷却循环水系统等显著优点，宜在磷肥工业中推广应用。
Claims (3)
1.一种磷铵生产中料浆的浓缩装置，包括中和闪蒸室、浓缩循环泵、料浆加热器、浓缩闪蒸室、冷凝水罐和蒸汽发生器，中和闪蒸室上设有磷酸入口和氨气入口，浓缩闪蒸室底部设有料浆循环口，中和闪蒸室的磷铵料浆出口与浓缩循环泵入口相连，浓缩循环泵出口与料浆加热器的料浆入口相连，料浆加热器的料浆出口与浓缩闪蒸室的料浆入口相连，浓缩闪蒸室的底部的料浆循环口与浓缩循环泵入口相连，料浆加热器的蒸汽出口与冷凝水罐的蒸汽入口相连，其特征在于设有蒸汽压缩机，蒸汽压缩机的蒸汽入口与中和闪蒸室、浓缩闪蒸室的蒸汽出口相连，蒸汽压缩机的蒸汽出口和蒸汽发生器的蒸汽出口经蒸汽总管与料浆加热器的蒸汽入口相连，冷凝水罐的乏汽出口与蒸汽压缩机的蒸汽入口相连,所述的蒸汽压缩机为机械式蒸汽压缩机。
2.根据权利要求1所述的磷铵生产中料浆的浓缩装置，其特征在于设有中和循环泵，中和闪蒸室底部设有循环口，循环口与中和循环泵的入口相连，中和循环泵的出口与中和闪蒸室的氨气入口经中和管相连，中和循环泵出口处的中和管上设有加氨管。
3.根据权利要求1所述的一种磷铵生产中料浆的浓缩装置，其特征在于包括以下步骤：A、将磷酸在反应器内与氨快速反应后在闪蒸室内闪蒸，得中和后磷铵料浆和二次蒸汽，B、中和后磷铵料浆进入料浆加热器内，同时二次蒸汽输入蒸汽压缩机压缩升温升压，经蒸汽压缩机压缩升温升压后的蒸汽与补充的新鲜蒸汽混合进入料浆加热器，为料浆加热器内的磷铵料浆加热，进入料浆加热器内的蒸汽为磷铵料浆加热后经冷凝水罐排出未冷凝的乏汽与一次蒸汽、二次蒸汽混合后共同输入蒸汽压缩机压缩升温升压，C、加热后的磷铵料浆进入浓缩闪蒸室，闪蒸浓缩得到含水25%-30%的磷铵浓缩料浆，同时产生一次蒸汽，D、将步骤C中产生的一次蒸汽与将步骤A产生的二次蒸汽混合、一同输入蒸汽压缩机压缩升温升压、循环使用。
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| PB01 | Publication | ||
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