CN109896640B - 一种高效湿法磷酸石墨换热器阻垢剂、制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高效湿法磷酸石墨换热器阻垢剂，以质量份计，包括十二烷基聚氧丙烯醚磺酸酯28‑38份、琥珀酸27‑32份和助溶剂35‑50份。本发明在进入浓缩石墨列管的进出口中投加阻垢剂，阻垢剂与稀磷酸混合后进入浓缩石墨列管，在阻垢剂的螯合增溶、晶格畸变以及分散作用下，阻止和延缓石墨列管的结垢，并可剥离和清洗石墨列管原有结垢物，降低酸侧管道的腐蚀速率，从而实现延长湿法磷酸生产的开车周期，提高石墨列管的换热效率，达到节能降耗，提高装置产量，降低生产成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及湿法磷酸阻垢技术领域，具体涉及一种高效湿法磷酸石墨换热器阻垢剂。
背景技术
湿法磷酸生产工艺，采用符合工艺要求的矿浆与硫酸反应、经真空抽吸过滤、强制循环真空蒸发浓缩，最后得到产品。由于在浓缩过程中，采用低压蒸汽与石墨换热器间接换热，轴流泵强制循环，真空条件下蒸发除去部分水分，将P2O5≥23.5％的稀磷酸中的水分蒸发，得到P2O5≥46％的浓磷酸。在蒸发浓缩过程中，由于水分以水蒸气的形式溢出，磷酸中的氟硅酸盐饱和结晶析出，导致石墨列管结垢堵塞，换热器换热效率下降，生产需约30天左右停产清理石墨列管，且在生产过程中随着垢物的增加，生产负荷逐渐下降，吨成品酸蒸汽及动力成本消耗逐渐上升。专利《湿法磷酸浓缩换热器阻垢的方法》(申请号：200910102866.2)中公开了湿法磷酸浓缩换热器阻垢的方法。该专利存在阻垢剂在浓缩过程中会大量气泡，影响负荷，导致生产难以进行；其次，阻垢剂为单一配方，未仅仅起到阻垢的目的，为实现除垢的目的，导致阻垢周期不长。专利《湿法磷酸生产用负荷阻垢剂及其制备方法和使用方法》(申请号： 201810732057.9)主要用于管道的阻垢剂，且主要是硫酸钙的结晶等，且添加的药剂粘度会增加，导致浓缩蒸汽等动力消耗增加。图1所示为现有技术的湿法磷酸浓缩石墨列管蒸发系统结构图，在蒸发浓缩过程中，由于水分以水蒸气的形式溢出，磷酸中的氟硅酸盐饱和结晶析出，导致石墨列管酸侧结垢，堵塞石墨列管，影响管间蒸汽与管内磷酸换热，生产需约30天左右停产清理石墨列管，且在每周期开车20天时，运行参数和指标明显恶化，生产负荷逐渐下降，吨成品酸蒸汽及动力成本消耗逐渐上升。
发明内容
为了解决湿法磷酸生产浓缩石墨列管的结垢情况，本发明提供一种湿法磷酸石墨换热器阻垢剂，该阻垢剂可有效缓解和阻止浓缩石墨列管的结垢，清洗原有老垢，延长开车周期，提高生产产量，降低生产成本。
本发明实现上述目的的技术方案如下：
一种高效湿法磷酸石墨换热器阻垢剂，其特征在于，以质量份计，包括：十二烷基聚氧丙烯醚磺酸酯28-38份、琥珀酸27-32份、助溶剂35-50份。
优选为包括十二烷基聚氧丙烯醚磺酸酯31-35份、琥珀酸29-32 份、助溶剂38-47份。
本发明中，所述助溶剂选自异戊二醇、异丙醇，戊醇，优选为异戊二醇。
本发明所述阻垢剂的制备方法为：将十二烷基聚氧丙烯醚磺酸酯、琥珀酸按照质量份数混合均匀后，加入助溶剂混合均匀即可。
所述的制备方法中，各组分的混合温度为60-80℃，优选为65- 75℃。
本发明还提供所述阻垢剂的使用方法，具体为：在进入浓缩石墨列管的稀磷酸中加入所述阻垢剂，所述阻垢剂的加入量为20- 40ppm，优选为30ppm。
本发明的阻垢剂通过采用计量泵的计量投加方式，在湿法磷酸的生产过程中进行投加，在使其螯合增溶、不形成垢层及分散等协同作用下，阻止和延缓湿法磷酸浓缩过程中石墨列管的结垢情况，并可剥离和清洗石墨列管原有结垢物，降低管道的腐蚀速率。
本发明所述的阻垢剂随着计量泵添加到石墨换热器进出口的管道中，循环使用。
本发明阻垢剂的阻垢原理是：阻垢剂与稀磷酸混合后进入石墨列管，石墨列管中的垢的主要成分为氟硅酸盐、硫酸钙等。其中十二烷基聚氧丙烯醚磺酸酯与氟硅酸盐、硫酸钙等形成可溶性螯合物，琥珀酸起到溶解氟硅酸盐、硫酸钙等作用，而助剂异戊二醇等使阻垢剂均匀分散。阻垢剂使附着于石墨列管的氟硅酸盐、硫酸钙等剥离和溶解，同时，使磷酸中的氟硅酸盐、硫酸钙等与十二烷基聚氧丙烯醚磺酸酯形成可溶的螯合物，不易形成垢层，因此，本发明的阻垢剂能够起到阻垢与除垢的双重协同作用。
本发明利用计量投加的方式在进入浓缩石墨列管的进出口中投加阻垢剂，阻垢剂与稀磷酸混合后进入浓缩石墨列管，在阻垢剂的螯合增溶作用、晶格畸变作用以及分散作用下，阻止和延缓湿法磷酸生产浓缩石墨列管的结垢情况，并可剥离和清洗石墨列管原有结垢物，降低酸侧管道的腐蚀速率。从而实现延长湿法磷酸生产的开车周期，提高石墨列管的换热效率，达到节能降耗，提高装置产量，降低生产成本的目的。
本发明在生产过程中进行的湿法磷酸生产浓缩石墨列管阻垢试验，经过长周期的试验结果来看，根据浓缩的进酸量，按照30ppm 的阻垢剂投加量计，采用计量泵精确投加，可以将原有的开车周期从30天左右一直延长至开车周期至少在60天以上。经过对石墨列管添加阻垢剂长达60天的连续生产系统运行指标参数分析发现，主要是因为浓缩蒸发过程过程中，采用蒸汽升温利用石墨列管的换热作用，将P2O5≥23.5％的稀磷酸中的水分蒸发，得到P2O5≥46％的浓磷酸。
附图说明
图1为现有技术湿法磷酸浓缩石墨列管蒸发系统结构图。
图2为本发明湿法磷酸浓缩石墨列管蒸发系统结构图。
具体实施方式
实施例1：
在如图2所示的湿法磷酸浓缩石墨列管蒸发系统结构进行生产实验，根据湿法磷酸浓缩的进酸泵流量，按照30ppm的计量投加阻垢剂。阻垢剂组分为十二烷基聚氧丙烯醚磺酸酯、琥珀酸和异戊二醇，均为工业级，质量份数分别为31份、29份和40份。通过稀酸泵将阻垢剂与稀磷酸进行混合后进入浓缩蒸发系统，在蒸汽与磷酸换热浓缩的过程中，阻垢剂的螯合增溶、晶格畸变以及分散作用下，使得阻止和延缓湿法磷酸浓缩过程中石墨列管的结垢现状，剥离和清洗石墨列管原有结垢物，降低酸侧管道的腐蚀速率。
该实施例中，磷酸阻垢系统的运行成本小于等于2.5元每吨五氧化二磷。此实施例将原有的开车周期30天左右一直延长至开车周期在72天，石墨列管的换热效率提高5.8％。
对比例1：
在如图2所示的湿法磷酸浓缩石墨列管蒸发系统结构进行生产实验，根据湿法磷酸浓缩的进酸泵流量，按照30ppm的计量投加市场通用湿法磷酸浓缩用阻垢剂。
该对比例中，磷酸阻垢系统的运行成本约为3.3元每吨五氧化二磷。此对比例将原有的开车周期30天左右一直延长至开车周期在 39天，石墨列管的换热效率提高1.2％。
实施例2：
在如图2所示的湿法磷酸浓缩石墨列管蒸发系统结构进行生产实验，根据湿法磷酸浓缩的进酸泵流量，按照35ppm的计量投加阻垢剂。阻垢剂组分为十二烷基聚氧丙烯醚磺酸酯、琥珀酸和异丙醇，均为工业级，质量份数分别为34份、29份和37份。通过稀酸泵将阻垢剂与稀磷酸进行混合后进入浓缩蒸发系统，在蒸汽与磷酸换热浓缩的过程中，阻垢剂的螯合增溶、晶格畸变以及分散作用下，使得阻止和延缓湿法磷酸浓缩过程中石墨列管的结垢现状，剥离和清洗石墨列管原有结垢物，降低酸侧管道的腐蚀速率。
该实施例中，磷酸阻垢系统的运行成本小于等于2.5元每吨五氧化二磷。此实施例将原有的开车周期30天左右一直延长至开车周期在75天，石墨列管的换热效率提高6.1％。
对比例2：
在如图2所示的湿法磷酸浓缩石墨列管蒸发系统结构进行生产实验，根据湿法磷酸浓缩的进酸泵流量，按照35ppm的计量投加市场通用湿法磷酸浓缩用阻垢剂。
该对比例中，磷酸阻垢系统的运行成本约为3.3元每吨五氧化二磷。此对比例将原有的开车周期30天左右一直延长至开车周期在 39天，石墨列管的换热效率提高1.2％。
Claims (5)
1.一种高效湿法磷酸石墨换热器阻垢剂的制备方法，其特征在于，在进入浓缩石墨列管的稀磷酸中加入阻垢剂混合均匀，通过稀酸泵将阻垢剂与稀磷酸进行混合后在进入浓缩石墨列管的进出口中投加阻垢剂，所述阻垢剂的加入量为20-40ppm；
以质量份计，阻垢剂组成为十二烷基聚氧丙烯醚磺酸酯28-38份、琥珀酸27-32份、助溶剂35-50份；
阻垢剂制备过程，各组分的混合温度为60-80℃，将十二烷基聚氧丙烯醚磺酸酯、琥珀酸按照质量份数混合均匀后，加入助溶剂混合均匀即可；
所述助溶剂选自异戊二醇、异丙醇，戊醇。
2.根据权利要求1所述高效湿法磷酸石墨换热器阻垢剂的制备方法，其特征在于，以质量份计十二烷基聚氧丙烯醚磺酸酯31-35份、琥珀酸29-32份、助溶剂38-47份。
3.根据权利要求1所述的高效湿法磷酸石墨换热器阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述助溶剂为异戊二醇。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述阻垢剂的加入量为30ppm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述各组分的混合温度为65-75℃。
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