1、150Kt/a 磷酸扩能整顿方案112 万吨/年磷酸扩能整顿方案一、概况：广西鹿寨化肥有限责任公司 240Kt/a 的磷酸二铵工程是国家“八五” 、 “九五”重点建设项目，在 2000 年 4 月份装置开始进行投料试车，经过 4 年时间的生产运行，从 2003 年 8 月份开始，公司各装置生产保持连续、稳定，基本上达到设计生产能力，企业逐步走上正轨。但整个公司的基建投资过大，产品单一，质量不稳定,在市场上的竞争力不足。为改善目前状况，公司在 2005 年新建一套100Kt/aMAP 装置，并于 2005 年 6 月份投产,同时也对磷酸装置球磨机,浓酸澄清工序等进行了改造,通过近一年时间生产的运
2、行，现有磷酸装置的生产能力很难同时满足 DAP 装置和 MAP 装置正常生产。磷酸装置年设计 120Kt/a，采用美国 Raytheon 公司的 Badger 二水湿法磷酸工艺，设计每年运行 300 天，每天生产能力为400tP2O5。 2004 年底对球磨机进行了改造，2005 年六月底浓酸澄清槽投入使用后，磷酸产量和磷回收率有了较大提高， 2005 年磷酸产量为 13.56 万吨，全年运行 306 天计算，平均每天产量为 443 吨，其中在 10 月份产量最高达到 1.3 万吨，平均每天产量为 473 吨，磷总回收率年平均达到 92.6%,但随着磷矿品位下降，磷矿中 MgO、酸不溶物等杂质
3、含量上升，磷酸产量、磷回收率及磷酸装置开车率受到影响，2006 年 15 月份相比 2005 年下半年产量有了较大下降，各项消耗指标呈上升趋势，因此，根据 2005 年编制的磷酸扩能方案和近一年生产中出现的各种问题，对磷酸装置工艺、设备进一步进行整顿改造，以提高、并稳定磷酸装置生产能力至 150Kt/a。二、磨矿工序1、原料系统磷酸装置生产使用磷矿主要从云南、贵州两省采购，用火车运至厂内人工卸车，经装卸桥转运至露天堆场贮存。磷矿堆场设计50m140m，堆存能力 34 万吨磷矿，贮存的能力 30 天左右，扩150Kt/a 磷酸扩能整顿方案2至 150Kt/a 后消耗的磷矿将上升到 1800t/d
4、,贮存能力在 23 天左右，能满足生产要求。但现在进厂磷矿点多，磷酸生产时需配矿，目前堆场堆存面积难以同时满足贮存和配矿的需要。在生产中采取对原料进场分区定点堆放，由中化定期对分区堆放磷矿进行分析，根据分析结果进行配矿生产，但是进场同一家供货商的磷矿质量存在波动，同时人工采用抓斗根据分区堆放的磷矿按一定比例配矿也不理想，因此，进磨机的磷矿不能做到有效均矿，磷矿的质量波动比较大，对生产带来一定影响。原料磷矿的卸矿采用人工从火车卸下铁轨旁卸料坑中，原设计采用两台装卸桥进行磷矿转矿，并同时供应球磨工段生产所需要的磷矿，装卸桥抓斗容积设计 3m3,每抓 5t，扩能后两台装卸桥的能力将难以同时满足 75
5、.1t/h(干基)的磨矿及每天 1815t 转矿、均矿要求，为了做好磷矿的均矿工作，建议上一套均矿系统，具体方案下一阶制定2、湿磨工段2.1、球磨机的磨矿能力球磨机经 2005 年改造后实际运行参数如附表 1 所示。根据物料衡算,磷酸装置产量为 500t/d 时要求磨矿量为75.1t/h(干基) ，实物矿 83.4t/h(水分 10%、P 2O5 30%)，球磨机的原设计磨矿量为 75t/h，但矿浆细度要求低，过 35 目 96%，200 目50%。在球磨机改造后 2005 年平均磨矿 65.5t/h(干基) ，实物矿为72.8t/h，2006 年 1-5 月平均磨矿 66.6t/h(干基 )
6、,实物矿为 74t/h，矿浆细度 35 目能达到 98 %以上，过 100 目 86%，200 目 62%,从目前生产情况来看，要同时保证现有磨机在磨矿量及矿浆细度都要达到生产需要，并保持长周期稳定生产是难以实现的。而矿浆细度偏低是导致反应工段不溶磷偏高的一个因素,因此，现拟从老厂调用一台生产能力 16t/h 的球磨机 ,通过增加相应工艺、设备来补充原球磨机生产能力不足，这样可以适当降低原球磨机的负荷，从而保证从球磨机出来矿浆细度，同时也能满足 15 万 t/a 磷酸产量需要矿浆。150Kt/a 磷酸扩能整顿方案3表 1 球磨机能力(122125A)粒度总计 h开车时间 h开车率% 200 目
7、%100 目%矿量 t(实物矿) 平均 t/h 影响原因2005.1 744 660.5 88.77 61.00 87.5 44685 67.7 过滤滤布跑偏严重,临时停车多次.2 672 589.3 87.69 60.20 87.46 41771 70.9 过滤滤布跑偏严重,临时停车多次.3 744 604.7 81.27 61.01 87.34 43617 72.1 浓缩喷头堵,系统停车次数增多.4 720 611.6 84.94 61.65 87.99 43561 71.24 日排反应器 24h,无低压蒸汽15 744 702.3 94.39 64.49 88.78 43292 61.6
8、 稀酸清理 36h，电仪 5h。碎球.6 720 447.6 62.17 62.35 87.04 29455 65.8外界无低压蒸汽 194h，大皮带打滑。7 744 673.6 90.57 57.06 81.74 51624 76.6 稀酸清理 18h，堵矿严重。8 744 613.6 82.47 59.43 83.26 48072 78.3甩球 70h，过滤机故障 20h 无电10.5h.9 720 556.1 77.24 63.29 88.09 46454 83.5 清理 45.5h,稀酸槽满 15h,限电 17.5h10 744 616 82.79 61.81 86.76 48627
9、78.9 系统清理 67.1h,GA-1202 电缆烧坏 8h.11 720 490 68.05 62.40 86.5 35896 73.3 清反应器结垢 36h.12 744 641.1 86.17 64.54 88.84 47496 74.1 系统清理 32h,过滤机防磨带断 11h.累计 365 天 300 天 524550 年均 82.21 61.60 86.78 72.8 2006.1 744 641.1 86.17 64.54 88.84 47496 74.1 稀酸清理 32h,浓缩停车 65.5h.2 744 512.3 68.86 61.60 84.61 36617 71.5
10、年度检修 120h,稀酸满 43h,浓缩停 196h.3 744 650.7 87.46 57.87 80.82 50328 77.3 系统计划 26h,临时 16h,浓缩 84h4 720 630 88.47 62.87 87.8 47215 74.9 甩球 32h,系统 28h,过滤托辊 30h150Kt/a 磷酸扩能整顿方案45 744 664.1 89.26 63.35 88.02 48038 72.3 系统清理 42h,浓缩清理 84h.平均 84.04 62.05 86.02 229694 74.02 2.2、矿浆细度从球磨机出来的矿浆细度主要与原矿细度，球装载量，球径比及磨矿量有
11、关， 2005 年 9 月份平均每小时磨矿为 83 .4 t/h（实物矿），矿浆细度仍然 100 目为 88.09%，200 目为 63.29%，仍能满足生产要求，因此，只要保证球磨机内钢球的充填率和球径比，做好定期甩球工作，然后在原料上进场磷矿细度做好保证，矿浆细度能满足要求。3、主要设备和管线能力估算3.1、矿浆贮槽、贮存能力如表 2 所示，磷酸装置原有矿浆贮槽有效容积约 180m3，产量增加到 150Kt/a 后进反应器矿浆每小时约 65m3/h，矿浆贮存仅 2.8小时，在设备有故障时缓冲时间偏小，为提高球磨机的开车率及充分发挥其磨矿能力，根据现场情况，增加一个 80008000 矿浆贮
12、槽，容积为 350 m3 提供贮存约 4.5 小时，加上原有贮存能力共 8 小时，生产正常时保持贮槽高液位，在磨矿工序设备有故障时通过及时处理，可以减少稀酸系统停车。表 2：贮存能力、设备布置如总布置图所示：、工艺流程从球磨机出来矿浆用泵 PP-1101 送到矿浆贮槽 MF-1102,再通过名称 规格尺寸 有效容积(m3) 贮存时间（h）备注矿浆贮槽 67006100 180 2.8新增矿浆贮槽 80008000 350 4.5150Kt/a 磷酸扩能整顿方案5矿浆泵 PP-1102 输送矿浆进反应器，当矿浆贮槽满时通过阀门切换矿浆进新增矿浆贮槽 MF-1103,再通过原矿浆泵输送反应器。3.
13、2、矿浆泵。原矿浆泵输送采用变频控制，球磨工段总共 4 台矿浆泵，矿浆泵 PP-1101A/B 的输送能力要求不变，因此，不需增加。矿浆贮槽出口 PP-1102A/B 两台泵设计能力为 62 m3/h，从现场生产情况来看基本上能够满足扩能后约 65.5 m3/h 的矿浆流量要求，同时也可以采用开两台矿浆泵来保证矿浆流量。三、反应工序1、反应器的停留时间磷酸装置的核心设备为美国 EKATO 公司 Badger 等温反应器，规格尺寸为914416370，容积 800m3，有效容积 560m3，填充率70%。原设计反应停留时间 4 小时，过滤给料槽 0.5 小时，但在实际生产中由于反应料浆含固量仅
14、33%左右，不能达到原设计的3540%，如表 2 所示，现所停留时间仅 3.5 小时左右。磷酸产量增加到 150Kt/a 后反应器每万吨生产能力利用容积 37m3,停留时间约3.2 小时，缩短反应时间对结晶不利，影响反应器石膏的结晶及磷回收率，增加一个养晶槽 80007000，容积为 310m3约 1.4 小时停留时间，让总停留时间达到设计值 4.5 小时，来进一步改善磷酸装置生产工艺状况。表 2：料浆含固量（%）反应停留时间（h）给料槽停留时间（h）养晶槽 （h）总停留时间（h）每万吨 P2O5容积120Kt/a 3540 4 0.5 / 4.5 46.7135Kt/a 3135 3.6 0
15、.44 / 4.1 41.5150Kt/a 3135 3.2 0.4 1.3 4.9 372、养晶槽布置如附总图所示2.1、工艺流程反应料浆从反应器溢流至新增养晶槽，料浆设计在养晶槽停留150Kt/a 磷酸扩能整顿方案6一个半小时，通过溢流至过滤机给料槽，通过过滤给料泵送至过滤机分离，增加一台排料浆泵，槽需要排空时通过新增料浆泵排至给料槽中。再通过给料泵送到过滤机过滤。3、反应器的热量移除3.1、热量移除工作原理Badger 等温反应器上部设计成一个气液分离器，对于矿浆和硫酸的反应热及稀释热是通过水的真空闪蒸冷却来移除，现反应器水蒸发量约 20t/h，表面蒸发强度 315Kg/m2，产量增加到
16、 150Kt/a 时，进入反应器的矿浆和硫酸增加,需要移走的反应热及硫酸的稀释热增加。反应器的热量移除主要是通过真空闪蒸冷却蒸发水分带走，水蒸汽通过进入大气冷凝器的冷却水冷却保持真空。当环境温度高时进大气冷凝器水温也升高，需要适当增加冷却水量来维持真空。根据热量平衡计算原每天产量 410t/d 需要蒸发的水为 20t/h，增加到500t/d 以上时，需要蒸发的水大约 26t/h，如进大气冷凝器的冷却水以 30，出口 65计算，则冷却水需要 430460m3/h。现已对大气冷凝器系统及相应管线进行了改进。四、过滤工序1、磷石膏带式过滤机能力挖潜反应料浆用过滤机给料泵送到带式过滤机过滤进行固液分离
17、, 过滤机有效过滤面积 105m2，从现在运行情况来看,过滤还有较大富余能力,在贵州宏福公司 400Kt/a 磷酸装置,其采用翻盘式过滤机的面积 198m2,每万吨生产能力的过虑面积 4.95m2。磷酸扩至 150Kt/a 后,每万吨生产能力的过滤面积达到 7m2,且带式过滤机的边壁效应要小一些,同等结晶、同样过滤面积的生产强度要比翻盘过滤机大，因此，现有过滤机的过滤面积能够满足生产要求，同时也可以采取一些挖潜措施来提高过滤强度。1.1、降低过滤机的转速，提高滤饼的厚度。过滤机电机驱动采用的是变频调速，可以通过调整皮带转速来控制滤饼的厚度，根据经验，石膏结晶好时滤饼的厚度可以到 50mm，主要
18、原因从机械上来说同样的生产负荷，皮带的转速慢，设备使用寿命延长；从工艺来说结晶好时滤饼太薄容易形成穿滤，造成稀酸中的含固量增加，过滤洗涤的效果反而更差。150Kt/a 磷酸扩能整顿方案71.2、在反应料浆中添加絮凝剂，提高过滤强度。通过在过滤料浆管线中加入絮凝剂，具有分散电荷的长链分子组成的絮凝剂，可捕集并包裹带有相反电荷的杂质，这些杂质聚集成絮凝物后便不再堵塞滤饼的过滤通道，从而达到提高过滤的洗涤效率并降低稀酸中含固量的目的。在过滤工段加入絮凝剂的用量，一般为 1m3 过滤料浆加入几升这种稀溶液可大大提高过滤速率，有可能产生这种提高过滤速率作用是因为无定形二氧化硅受到包裹。同时通过在过滤系统
19、中加入絮凝剂可减轻滤布堵塞，延长滤布使用寿命。1.3、把目前过滤机石膏滤饼的三次逆流洗涤改为二次逆流洗涤，这样就可以节约一次洗涤过滤面积，以提高过滤的生产能力。通过停开 PP-1304 泵，开 PP-1303 泵，同时现有 PP-1303 泵出口管线为一开一备，可以同时利用两条管线并适当调整洗水分配箱保证洗水分布均匀。而且在满足一定的前提下由于洗涤的浓度梯度加大，二次洗涤的效果比三次洗涤更好。1.4、延长过滤清理周期，在真空盒外加蒸汽夹套管保温，减少由于温差造成管道结垢，同时也可减少现低压蒸汽加入到稀酸中，造成稀酸浓度和过滤真空度的损失。2、过滤系统各种流体输送设备（泵）能力的调整2.1、石膏
20、浆泵及石膏浆输送系统石膏浆原设计含固量25%，用两台石膏浆泵串联送到渣场库区沉降、压密、脱水，澄清水进入回水池后用回水泵送回磷酸主装置反应大气冷凝器、石膏浆槽化浆循环使用。目前生产中石膏渣浆的含固量控制在 20%左右，如含固量提高会增加渣管出口压力、介质的粘度，鉴于渣管现有生产运行情况，石膏渣浆的含固量应控制在 20%左右。根据计算，磷酸产量 150Kt/a 时，磷石膏量为103t/h(干基) ，以含固量 20%计算时石膏浆为 515t/h，约 470m3/h，现有一组磷石膏浆泵的能力 400m3/h，难以满足生产要求，生产操作时可以把石膏浆泵由原来的一开一备改为两组同时开，以保证石膏浆的输送
21、。同时通过对过滤机磷石膏排料口进行改造，磷石膏可以在进行湿排的同时一部份进行干排，以减少进入石膏浆槽的磷石150Kt/a 磷酸扩能整顿方案8膏量，从而减轻石膏浆泵输送量。石膏浆输送的出口管径为 DN300，由于渣场子坝不断加高，石膏浆泵出口管压力增加到 0.8Mpa,受开停车和温度变化的影响，厂区段内的输渣管经常暴管使磷石膏输送无法进行，更由于输渣管深埋于平均深度为 1.5m 的地下，维修处理难度较大和需要时间较长，渣场回水也不回厂区生产装置物质循环使用，造成磷酸装置、氟化铝等装置被迫减负荷生产甚至停车，同时生产污水没办法送到渣场，直接进入磷酸循环水系统，污染了冷却水，造成设备、管道结垢，产量
22、增加到 150Kt/a 时，石膏浆流速达到 1.85m/s 才能满足要求。生产能力增加后，开两组石膏浆泵时，泵出管线压力还要相应增加，因此，需要对现有厂区内渣管进行改造。2.2、改造方案简介：、改造范围，从磷石膏输渣管出口（坐标X8788.349,Y22837.60）到硫酸厂 600#污水中和处理岗位后面的运渣大门（坐标 X9193.585,Y22149.978） 。全长 850 米大部份管道走向埋面 500mm 下根据现场的实际情况部份管道走向进行适当的修改，取消原设计的一些弯头，减小管道阻力，管道材料采用 DN300 的钢骨架塑料复合管，管段设置橡胶膨胀节，消除管道应力可能对管道的产生的破
23、坏。、改造方法，主要分四段进行：1、从渣泵出口到二铵界区，设计上考虑避开磷石膏干排场地的影响。2、过两铁路涵洞，设计上考虑用管墩提高管道至涵洞天花板下，原管道八个弯头利用钢骨架塑料复合管绕性特点通过管道慢慢放坡，将其全部取消，改为直管。3、在硫酸厂原料堆场东头至原料大棚东北角止，取消原管道五个弯头，并在原料大棚东北角设一个管井，原料大棚到 600#区间路口多，管道不便埋地，根据实际情况，该区管道漏很少，故不对其进行改造，没用原管道。4、输渣管道在硫酸厂 600#过完马路后引出地面，一直到厂区运渣大门值班室后面对进和地下与原管道连接，根据情况，取消部份设计的弯头。、改造总投资约 80 万元。15
24、0Kt/a 磷酸扩能整顿方案92.2、过滤给料泵从过滤给料槽出来的料浆用给料泵送到过滤机分配箱经过滤机过滤，原设计料浆给料泵为一开一备，泵的流量 190m3/h，产量增加后，料浆给料流量达到 200m3/h,因泵设计时留有一定余量，所以现有料浆给料泵基本上可以满足生产需要，但是考虑到磷酸扩能至150Kt/a 必须要保持稳定生产，且生产中料浆流量会有一定的波动，所以要求泵的能力也要有一定的余量，因此，具体根据今后生产中实际情况再确定是否增加一台备用泵。2.3、热水泵装置原有热水泵的设计能力为 450m3/h，现已增加一台 150m3/h热水泵能够满足生产要求。2.4、稀酸产品酸泵装置原设计产品酸
25、泵能力为 65 m3/h，一开一备 2 台泵，产量增加后保括返回反应器的淤渣，泵出口流量要求为 83 m3/h。因泵设计时留有一定余量，一台泵能够满足要求，操作时可以同时开两台泵，具体根据今后生产中实际情况再确定是否增加一台备用泵。2.5、返酸泵装置原设计返酸泵能力为 120 m3/h，一开一备 2 台，产量增加后泵出口流量为 133 m3/h，现已增加一台 170 m3/h 泵备用，操作时可以采用二开一备保证生产的运行。2.6、真空泵 PV-1205、 1305 根据物料衡算反应器需要通过 PV-1205 排入大气的 CO2 和空气量为 m3/h，设计为 9400 m3/h，因此，真空泵能满
26、足生产。2.7、其它设备如硫酸输送泵、洗涤泵、洗涤加压泵等及其相关管线、辅助设施，根据物料衡算，能满足扩能后的要求,不须作改动。150Kt/a 磷酸扩能整顿方案10表 3 稀酸系统主要泵一览表：序号 名称 设计流量120Kt/a 135Kt/a 150Kt/a 备注1 石膏浆泵 m3/h 400 340 382.5 490.302 过滤给料泵 m3/h 190 137 154 223.803 热水泵 m3/h 450 275 309 343.754 新增热水泵 m3/h 150 150 150 1505 PP-1301m3/h 65 52 58.5 62.466 返酸泵 m3/h 120 82 92.3 126.067 PV-1205m3/h 9200 6570 7391 82128 PV-1305m3/h 9200 9200 9200 92009 硫酸输送泵 m3/h 52.5 25 28 32.51五、浓缩工序 1、浓酸产量由于采用料浆法生产 MAP 使用的是浓磷酸淤渣和稀磷酸，没有影响到浓缩系统负荷，在四月份对 PP-1402 泵皮带轮进行改造后浓酸产量增加了约 2m3/h，每小时产量可以达到 20m3/h，浓酸产量能满足生产要求。2、氟吸收系统磷酸装置浓缩氟吸收系统长期以来运行不理想，氟吸收塔喷头、循环管、雾沫分离器液相收集管易堵塞，氟硅酸产量低，不能满足
