CN108862223A - 一种有效延长磷酸浓缩系统设备清洗周期的方法 - Google Patents

一种有效延长磷酸浓缩系统设备清洗周期的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有效延长磷酸浓缩系统设备清洗周期的方法。在稀磷酸连续补入磷酸浓缩系统的同时加入石英砂颗粒，石英砂颗粒和稀磷酸混合形成固液两相并流床；石英砂颗粒在系统中强制循环，稀磷酸经蒸发浓缩后排出，浓缩系统连续运行173～207天后停车清洗。系统运行过程中，石英砂颗粒连续扰动石墨换热器加热管内壁面上的流体层，从而有效防止设备结垢、延长磷酸浓缩系统设备的清洗周期。本发明能稳定浓缩装置生产负荷，提高设备运行周期，为提高浓缩装置运行率和负荷率创造有利条件。同时，降低了浓缩停车清洗次数，也减少了硫酸消耗和员工劳动强度。

Description

一种有效延长磷酸浓缩系统设备清洗周期的方法
技术领域
本发明属于磷酸浓缩生产技术领域，具体是涉及一种能够有效防止磷酸浓缩系统、特别是石墨换热器结垢，延长设备清洗周期的方法。
背景技术
现有的磷酸生产中，经过滤工序得到的稀磷酸浓度较低，一般为22.4～25.7％P2O5，不能满足磷铵生产需要，必须进行增浓，蒸发掉部分水份，将磷酸浓度提高到44.3～47.6％P2O5。稀磷酸浓缩普遍采用蒸汽换热强制循环真空蒸发工艺，浓缩系统由石墨换热器、蒸发器、泵、循环管等构成。将稀磷酸在石墨换热器中加热到79.4～86.5℃，并在7.6～9.3Kpa(Abs)的真空条件下，在蒸发器内蒸发水份，达到浓缩目的。现有的稀磷酸浓缩系统采用石墨换热器作为主要设备，生产中磷酸走石墨换热器的管程，蒸汽走石墨换热器的壳程。随着磷酸浓度的提高，溶解在稀磷酸中的各种离子(如钠、钾)和其他酸不溶物质的溶解度急速下降，会析出沉淀，如铁、镁、钙等盐类物质析出，这些沉淀物粘附在石墨换热器的列管内壁上形成硬垢壳，垢物组成主要是硫酸钙、硅酸钙、氟硅酸钾、氟硅酸钠、镁钙铝磷酸盐等，厚度可达到2mm以上。
现有技术在处理这种硬垢壳时需要将磷酸装置的浓缩系统停下来，按清洗流程进行清洗。浓缩系统停车后，先通过专门的高压清洗机清理石墨列管，将已经完全结垢堵死的石墨列管清通，再用8.5％～11.5％的硫酸水溶液清洗，每次清洗时间59小时，有效清洗时间8～10小时，需要清洗的范围有石墨换热器、循环管、蒸发室，清洗结束后，检查合格后补酸运行。平均23天就要清洗1次，严重影响生产。浓缩系统的结垢问题已成为当前磷酸生产中的瓶颈。因此，如何延长磷酸浓缩系统设备的清洗周期，提高磷酸浓缩系统的生产运行率与负荷率，就成为现有技术中亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种有效延长磷酸浓缩系统设备清洗周期的方法，在磷酸浓缩过程中添加石英砂颗粒形成固液两相并流床，从而有效防止系统设备结垢。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现。
除非另有说明，本发明所采用的百分数均为质量百分数。
一种有效延长磷酸浓缩系统设备清洗周期的方法，其特征在于：浓缩系统开车时，控制稀磷酸按每小时26.3m3～118.5m3的流量连续补入磷酸浓缩系统，同时加入213～867kg的石英砂颗粒，石英砂颗粒和稀磷酸混合后在浓缩系统中形成固液两相并流床；石英砂颗粒在石墨换热器、蒸发器、循环管道中进行强制循环，稀磷酸经蒸发器浓缩后由浓缩系统出料口排出；每运行11～17天补加石英砂颗粒96.7～193.5kg；浓缩系统连续运行173～207天后停车清洗。
所述的稀磷酸浓度为22.4～25.7％P2O5，经浓缩后磷酸浓度提高为44.3～47.6％P2O5。
稀磷酸的流速控制在3.6～4.8m/s。
部分细小的石英砂颗粒随浓磷酸排出磷酸浓缩系统，过滤收集后再利用。
与现有技术相比，本发明具有的优点：
本发明将石英砂颗粒在线加入到浓缩循环蒸发系统的稀磷酸中，石英砂颗粒和稀磷酸混合后在系统中形成固液两相并流床，固态的石英砂颗粒连续扰动石墨换热器加热管内壁面上的流体层，从而有效防止设备结垢、延长磷酸浓缩系统设备清洗周期。该方法能稳定浓缩装置生产负荷，提高设备运行周期，为提高浓缩装置运行率和负荷率创造有利条件。同时，浓缩装置清洗周期得到较大提高后，降低了浓缩停车清洗次数，也减少了硫酸消耗和员工劳动强度。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明做进一步的详细说明，但实施例并不是对本发明技术方案的限定，所有基于本发明教导所作出的变化或等同替换均应属于本发明的保护范围。
实施例1
浓缩系统开车时，控制稀磷酸按每小时26.3m3的流量连续补入磷酸浓缩系统，同时加入213kg的石英砂颗粒，石英砂颗粒和稀磷酸混合后在浓缩系统中形成固液两相并流床；石英砂颗粒在石墨换热器、蒸发器、循环管道中进行强制循环，稀磷酸经蒸发器浓缩后由浓缩系统出料口排出；每运行11天补加石英砂颗粒96.7kg；浓缩系统连续运行173天后停车清洗。
所述的稀磷酸浓度为22.4％P2O5，经浓缩后磷酸浓度提高为44.3％P2O5。稀磷酸的流速控制在3.6m/s。
实施例2
浓缩系统开车时，控制稀磷酸按每小时36.1m3的流量连续补入磷酸浓缩系统，同时在53分钟内加入237kg的石英砂颗粒，石英砂颗粒和稀磷酸混合后在浓缩系统中形成固液两相并流床；石英砂颗粒在石墨换热器、蒸发器、循环管道中进行强制循环，稀磷酸经蒸发器浓缩后由浓缩系统出料口排出；每运行12天补加石英砂颗粒108.2kg；浓缩系统连续运行179天后停车清洗。
所述的稀磷酸浓度为22.9％P2O5，经浓缩后磷酸浓度提高为44.8％P2O5。稀磷酸的流速控制在3.8m/s。
实施例3
浓缩系统开车时，控制稀磷酸按每小时59.4m3的流量连续补入磷酸浓缩系统，同时加入253kg的石英砂颗粒，石英砂颗粒和稀磷酸混合后在浓缩系统中形成固液两相并流床；石英砂颗粒在石墨换热器、蒸发器、循环管道中进行强制循环，稀磷酸经蒸发器浓缩后由浓缩系统出料口排出；每运行13天补加石英砂颗粒129.7kg；浓缩系统连续运行184天后停车清洗。部分细小的石英砂颗粒随浓磷酸排出磷酸浓缩系统，经过滤后返回系统重复使用。
所述的稀磷酸浓度为24.1％P2O5，经浓缩后磷酸浓度提高为45.2％P2O5。稀磷酸的流速控制在3.9m/s。
实施例4
浓缩系统开车时，控制稀磷酸按每小时72.6m3的流量连续补入磷酸浓缩系统，同时加入463kg的石英砂颗粒，石英砂颗粒和稀磷酸混合后在浓缩系统中形成固液两相并流床；石英砂颗粒在石墨换热器、蒸发器、循环管道中进行强制循环，稀磷酸经蒸发器浓缩后由浓缩系统出料口排出；每运行14天补加石英砂颗粒153.7kg；浓缩系统连续运行187天后停车清洗。
所述的稀磷酸浓度为24.3％P2O5，经浓缩后磷酸浓度提高为45.8％P2O5。稀磷酸的流速控制在4.2m/s。
实施例5
浓缩系统开车时，控制稀磷酸按每小时91.4m3的流量连续补入磷酸浓缩系统，同时加入641kg的石英砂颗粒，石英砂颗粒和稀磷酸混合后在浓缩系统中形成固液两相并流床；石英砂颗粒在石墨换热器、蒸发器、循环管道中进行强制循环，稀磷酸经蒸发器浓缩后由浓缩系统出料口排出；每运行15天补加石英砂颗粒172.6kg；浓缩系统连续运行193天后停车清洗。
所述的稀磷酸浓度为25.1％P2O5，经浓缩后磷酸浓度提高为46.8％P2O5。稀磷酸的流速控制在4.3m/s。
实施例6
浓缩系统开车时，控制稀磷酸按每小时104.2m3的流量连续补入磷酸浓缩系统，同时加入735kg的石英砂颗粒，石英砂颗粒和稀磷酸混合后在浓缩系统中形成固液两相并流床；石英砂颗粒在石墨换热器、蒸发器、循环管道中进行强制循环，稀磷酸经蒸发器浓缩后由浓缩系统出料口排出；每运行16天补加石英砂颗粒187.3kg；浓缩系统连续运行201天后停车清洗。
所述的稀磷酸浓度为25.3％P2O5，经浓缩后磷酸浓度提高为47.4％P2O5。稀磷酸的流速控制在4.5m/s。
实施例7
浓缩系统开车时，控制稀磷酸按每小时118.5m3的流量连续补入磷酸浓缩系统，同时加入867kg的石英砂颗粒，石英砂颗粒和稀磷酸混合后在浓缩系统中形成固液两相并流床；石英砂颗粒在石墨换热器、蒸发器、循环管道中进行强制循环，稀磷酸经蒸发器浓缩后由浓缩系统出料口排出；每运行17天补加石英砂颗粒193.5kg；浓缩系统连续运行207天后停车清洗。
所述的稀磷酸浓度为25.7％P2O5，经浓缩后磷酸浓度提高为47.6％P2O5。稀磷酸的流速控制在4.8m/s。
应用实施例1
现有稀磷酸浓缩工序的清洗流程，包括：
1、月清洗流程：平均23天清洗1次，浓缩装置停车后，先通过高压清洗机清理石墨列管，将已经完全结垢堵死的石墨列管清通，再用8.5％-11.5％的硫酸水溶液清洗，每次清洗时间59小时，有效清洗时间8-10小时，清洗范围包括石墨换热器、蒸发器、循环管，清洗结束后，直接补酸运行。
2、季度清洗流程：每个季度安排清洗一次，清洗方式为浓缩装置停车后，通过高压清洗机清理石墨列管，再用8.5％～11.5％的硫酸溶液清洗，有效清洗时间8～10小时，排完硫酸溶液后补入12％～12.5的氟硅酸溶液，补入的氟硅酸液位只需刚好超过石墨换热器高度，对石墨列管进行重点清洗，在石墨换热器下部通过压缩空气管吹动氟硅酸，使氟硅酸在石墨列管内流动，温度控制在70～72℃，有效清洗时间13～15小时，将氟硅酸排进氟硅酸贮槽，总清洗时间与月清洗时间相同。
3、年度清洗：年度清洗为每年大修时安排清洗一次，清洗流程与季度清洗流程相同，只是将硫酸和氟硅酸清洗时间分别延长至24小时，总清洗时间增加48小时。
本发明实施例1～7所述方法与现有技术对比，可见抑制结垢的效果极为显著，清洗周期大幅延长。浓缩系统运行天数结果见表1。
表1浓缩系统运行天数
应用实施例2
以30万吨/年磷酸浓缩装置为实验对象。
现有磷酸生产中，随着浓缩系统运行，浓缩石墨列管的结垢越来越严重，浓缩效率越来越差，浓磷酸产量越来越低，平均每天可生产浓磷酸825吨。184天中需要清洗8次，平均23天就需要停车清洗一次，每次清洗时间按59小时计算，总的清洗需要59×8÷24＝19.6天，184天中生产时间为184-19.6＝164.4天，可以生产磷酸164.4×825＝135630吨。
本发明的方法能有效抑制结垢，磷酸浓缩系统设备清洗周期延长，设备运行周期提高，提高浓缩装置运行率和负荷率，成本低、效率高。平均每天可生产浓磷酸1027吨，184天可生产184×1027＝188968吨浓磷酸，新增产量188968-135630＝53338吨，每吨磷酸利润1021元，比现有技术新增加利润53338×1021＝5445.809万元。
现有技术中，平均每小时可生产825÷24＝34.375吨浓磷酸，稀酸蒸汽的平均单耗为2.219t/t浓磷酸，每小时消耗34.375×2.219＝76.278吨蒸汽。每次清洗按59小时计算，提酸浓时间为51小时，消耗蒸汽51×76.278＝3890.178吨蒸汽，每吨蒸汽成本117.3元，每次清洗增加成本3890.178×117.3＝45.631万元，需要多清洗7次，本发明相比现有技术能够节约成本45.631×7＝319.417万元。

Claims (4)

1.一种有效延长磷酸浓缩系统设备清洗周期的方法，其特征在于：浓缩系统开车时，控制稀磷酸按每小时26.3m3～118.5m3的流量连续补入磷酸浓缩系统，同时加入213～867kg的石英砂颗粒，石英砂颗粒和稀磷酸混合后在浓缩系统中形成固液两相并流床；石英砂颗粒在石墨换热器、蒸发器、循环管道中进行强制循环，稀磷酸经蒸发器浓缩后由浓缩系统出料口排出；每运行11～17天补加石英砂颗粒96.7～193.5kg；浓缩系统连续运行173～207天后停车清洗。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的稀磷酸浓度为22.4～25.7％P2O5，经浓缩后磷酸浓度提高为44.3～47.6％P2O5。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述稀磷酸的流速控制在3.6～4.8m/s。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：部分细小的石英砂颗粒随浓磷酸排出磷酸浓缩系统，过滤收集后再利用。
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