单管反生产磷酸二铵系统及生产工艺

摘要

本发明提供了一种单管反生产磷酸二铵系统及生产工艺，系统包括设有管反器和造粒机氨化器主轴的造粒机筒体，造粒机氨化器主轴上安装有三个氨化器喷嘴；管反应器前段的一端位于造粒机筒体内，管反应器前段的另一端与管反应器后段的一端相连接，管反应器后段的另一端与反应室的一端相连接，反应室的另一端安装有NH3进口，其侧壁上设有CPA进口；管式反应器前段设有两个条形的管反器喷嘴。按现有双管生产工艺生产磷酸二铵，但氨化器氨的投量为现有投氨量的40～50%，将洗涤液直接加入酸槽用于配制管反用酸，不再加入管反器。本生产系统解决了现有系统在磷资源匮乏情况下的不足，适应现有浓酸的实际状况，同时改善了产品外观缺陷。

权利要求

1.一种单管反生产磷酸二铵系统，包括造粒机筒体（7），造粒机筒体（7）上并排设有管反器（1）和造粒机氨化器主轴（8），造粒机氨化器主轴（8）上依次安装有三个氨化器喷嘴，其特征在于，管反器（1）和造粒机氨化器主轴（8）均位于造粒机筒体（7）轴线的上方，造粒机氨化器主轴（8）固定安装；管反器（1）由依次相接的管反应器前段（14）和管反应器后段（13）组成，管反应器前段（14）的一端位于造粒机筒体（7）内，管反应器前段（14）的另一端伸出造粒机筒体（7）外，并与管反应器后段（13）的一端相连接，管反应器后段（13）的另一端与反应室（12）的一端相连接，反应室（12）的另一端安装有NH3进口（3），反应室（12）的侧壁上设有CPA进口（4）；管反应器前段（14）的侧壁上、沿远离管反应器后段（13）方向依次设有第一管反器喷嘴（15）和第二管反器喷嘴（16），第一管反器喷嘴（15）和第二管反器喷嘴（16）均为条形孔。

2.如权利要求1所述的单管反生产磷酸二铵系统，其特征在于，所述第一管反器喷嘴（15）的轴线和第二管反器喷嘴（16）的轴线均与管反应器前段（14）的轴线相平行。

3.如权利要求1或2所述的单管反生产磷酸二铵系统，其特征在于，所述第一管反器喷嘴（15）和第二管反器喷嘴（16）之间的距离为900mm。

4.如权利要求1所述的单管反生产磷酸二铵系统，其特征在于，所述管反应器后段（13）的长度为1300mm；管反应器前段（14）伸出造粒机筒体（7）一端的端面与第一管反器喷嘴（15）朝向管反应器后段（13）一端之间的距离为1000mm。

5.如权利要求1所述的单管反生产磷酸二铵系统，其特征在于，所述造粒机氨化器主轴（8）上安装的三个氨化器喷嘴中朝向反应室（12）的氨化器喷嘴与造粒机筒体（7）朝向反应室（12）的端面之间的距离为1900mm；相邻两个氨化器喷嘴之间的距离均为1200mm。

6.一种利用权利要求1所述单管反生产磷酸二铵系统生产磷酸二铵的工艺，其特征在于，该生产工艺具体为：按现有双管生产工艺生产磷酸二铵，但氨化器氨的投量为现有生产工艺中投氨量的40～50%，将洗涤液直接加入酸槽用于配制管反用酸，不再加入管反器。

7.如权利要求6所述单管反生产磷酸二铵系统生产磷酸二铵的工艺，其特征在于，所述生产工艺中对浓磷酸的质量百分含量要求为：P2O5；44～46%；

SO3≤5%；

含固量≤1.5%；

Fe2O3:0.8～1.0%；Al2O3:0.9～1.3%；MgO:1.7～2.0%。

说明书

单管反生产磷酸二铵系统及生产工艺

技术领域

[0001] 本发明属于磷复肥生产技术领域，涉及一种生产磷酸二铵的装置，具体涉及一种单管反生产磷酸二铵系统；本发明还涉及一种利用该系统生产磷酸二铵的生产工艺。

背景技术

[0002] AZF工艺是法国上世纪开发的生产高浓度复合肥—磷酸二铵的技术，该技术被国内外广泛使用，AZF工艺中采用双管生产磷酸二铵，具有返料比低、动力消耗低的优点。实际生产过程中由于酸浓、酸质的影响，该双管生产系统也存在以下不足：1）对浓磷酸浓度及质量要求高,具体指标为：P2O5≥50%，SO3≤3.3%，含固量0.22～0.3%；Fe2O3：1.1～2%；Al2O3：0.9～2.1%；MgO：0.25～1.3%；2）双管反喷出介质的物理性质不同（GPR介质为料浆、DPR正常情况下介质为粉状），使得系统产品粒度、返料量不好控制，对系统水平衡造成影响；3）干燥机、造粒机易粘接；4）干燥机管反在初始投料时因系统温度影响，投料时间严重滞后；5）双管反交替结垢清理难度大，有效生产时间少；6）造粒系统氨溢出量大，洗涤系统负荷较大。

[0003] 而且，随着国内磷资源的逐渐匮乏，作为生产磷酸二铵原材料的浓磷酸浓度要保证在50%以上，对于国内众多无磷资源的企业来说几乎无法实现，也越来越没有可能。采用AZF工艺生产磷酸二铵的企业也是愈发举步维艰。如果降低浓磷酸浓度，则会对系统水平衡、氨回收及企业效益造成严重影响，同时也会造成环境污染。因此，对该工艺进行改造也是势在必行。

发明内容

[0004] 为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种单管反生产磷酸二铵系统，能用浓度和质量较低的磷酸生产磷酸二铵，解决了现有技术中存在的问题。

[0005] 本发明的另一目的是提供一种利用上述系统生产磷酸二铵的生产工艺。

[0006] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种单管反生产磷酸二铵系统，包括造粒机筒体，造粒机筒体上并排设有管反器和造粒机氨化器主轴，造粒机氨化器主轴上依次安装有三个氨化器喷嘴，管反器和造粒机氨化器主轴均位于造粒机筒体轴线的上方，造粒机氨化器主轴固定安装；管反器由依次相接的管反应器前段和管反应器后段组成，管反应器前段的一端位于造粒机筒体内，管反应器前段的另一端伸出造粒机筒体外，并与管反应器后段的一端相连接，管反应器后段的另一端与反应室的一端相连接，反应室的另一端安装有NH3进口，反应室的侧壁上设有CPA进口；管式反应器前段的侧壁上、沿远离管反应器后段方向依次设有第一管反器喷嘴和第二管反器喷嘴，第一管反器喷嘴和第二管反器喷嘴均为条形孔。

[0007] 本发明所采用的另一技术方案是：一种利用上述单管反生产系统生产磷酸二铵的工艺，具体为：按现有双管生产工艺生产磷酸二铵，但氨化器氨的投量为现有双管生产工艺投氨量的40～50%，将洗涤液直接加入酸槽用于配制管反用酸，不再加入管反器。

[0008] 本发明单管反生产磷酸二铵系统将现有造粒机管式反应器（GPR）和干燥机管式反应器（DPR）的双管工艺改为只有造粒机管式反应器(GPR)的单管工艺，利用浓度低于44～46%的浓磷酸生产磷酸二铵，实际产能不受影响，还有所提高，而且产品的粒度、圆润度等外观质量有了较大改善。解决了现有生产系统在生产磷酸二铵过程中存在的问题。能够适应目前国内磷资源逐渐匮乏的矛盾，对磷复肥企业进一步发展提供了发展空间，更有利于企业实现“质量取胜”目标，同时通过相关工作做到达标排放，对减少环境污染有着重要的意义。

附图说明

[0009] 图1是现有双管反生产系统的结构示意图。

[0010] 图2是图1的左视图。

[0011] 图3是本发明单管反生产系统结构示意图。

[0012] 图4是图3的左视图。

[0013] 图中：1.造粒机管式反应器，2.SCL进口，3.NH3进口，4.CPA进口，5.文丘里喉管，6.管反喷嘴，7.造粒机筒体，8.造粒机氨化器主轴，9.氨化器第一喷嘴，10.氨化器第二喷嘴，11.氨化器第三喷嘴，12.反应室，13.管反应器后段，14.管反应器前段，15.第一管反器喷嘴，16.第二管反器喷嘴。

具体实施方式

[0014] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

[0015] 如图1和图2所示，现有双管反生产磷酸二铵系统的结构，包括同轴设置的造粒机筒体7和造粒机氨化器主轴8，造粒机氨化器主轴8可绕其自身轴线转动，造粒机氨化器主轴8的两端分别从造粒机筒体7的两端伸出；造粒机氨化器主轴8上设有氨化器管，该氨化器管上并排安装有第一氨化器喷嘴9、第二氨化器喷嘴10和第三氨化器喷嘴11，该三个氨化器喷嘴均位于造粒机筒体7内。造粒机筒体7的一个端面上还设有造粒机管式反应器1（GPR）和干燥机管式反应器（DPR），造粒机管式反应器1与造粒机氨化器主轴8平行设置，管反器1位于造粒机氨化器主轴8的上方，造粒机管式反应器1的一端位于造粒机筒体7内，该端设有管反喷嘴6；造粒机管式反应器1的另一端位于造粒机筒体7外，该端端面上安装有SCL进口2；造粒机管式反应器1上安装有文丘里喉管5，文丘里喉管5与SCL进口2之间的管反器1设有NH3进口3和CPA进口4。

[0016] 双管生产系统造粒机管式反应器1的中和度为1.4～1.5、干燥机管式反应器（DPR）的中和度为1.0～1.1。干燥机管式反应器正常喷出的为粉状磷酸一铵，经干燥后形成返料，在造粒机中经过插入料层的氨化器二次加氨氨化达到最终造粒机出口物料中和度为1.78～1.8。

[0017] 采用上述现有双管生产系统在生产磷酸二铵时，必须使用浓度50%以上的磷酸为原料，在磷资源逐渐匮乏的情况下，难以生产出合格的磷酸二铵；如果采用浓度较低的磷酸，则会对系统的水平衡、氨回收及企业效益造成严重影响，同时也会对环境造成污染。而且，干燥机管式反应器在初始投料时因系统温度影响，投料时间严重滞后；双管反应器交替结垢清理难度大，有效生产时间少；造粒系统氨逸出量大，洗涤系统负荷较大。

[0018] 为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种结构如图3和图4所示的单管反生产磷酸二铵系统，对原料浓磷酸的质量要求相对较低，能适应现有浓磷酸的实际状况，适应性较强，产能有所提高；产品粒度、圆润度等外观质量有了较大改善。该生产系统包括造粒机筒体7，造粒机筒体7上并排设有管反器1和造粒机氨化器主轴8，管反器1轴线和造粒机氨化器主轴8轴线均与造粒机筒体7轴线相平行，管反器1和造粒机氨化器主轴8均位于造粒机筒体7轴线的上方，造粒机氨化器主轴8固定不动；管反器1由依次相接的管反应器前段14和管反应器后段13组成，管式反应器后段13的长度为1300mm；管反应器前段14的一端位于造粒机筒体7内，管反应器前段14的另一端伸出造粒机筒体7外，并与管反应器后段13的一端相连接，管反应器后段13的另一端与反应室12的一端相连接，反应室12的另一端安装有NH3进口3，反应室12的侧壁上设有CPA进口4；管式反应器前段14的侧壁上、沿远离管反应器后段13方向依次设有第一管反器喷嘴15和第二管反器喷嘴16，第一管反器喷嘴15和第二管反器喷嘴16均为条形孔，该条形孔的轴线与管反应器前段14的轴线相平行；管反应器前段14伸出造粒机筒体7一端的端面与第一管反器喷嘴15朝向管反应器后段13一端之间的距离为1000mm；第一管反器喷嘴15和第二管反器喷嘴16之间的距离为900mm；造粒机氨化器主轴8固定不动，造粒机氨化器主轴8上并排安装有第一氨化器喷嘴9、第二氨化器喷嘴10和第三氨化器喷嘴11；第一氨化器喷嘴9与造粒机筒体7朝向反应室12的端面之间的距离为1900mm；第一氨化器喷嘴9与第二氨化器喷嘴10之间的距离为1200mm；第二氨化器喷嘴10和第三氨化器喷嘴11之间的距离为1200mm。

[0019] 本发明生产系统以现有双管反生产系统为基础，将原有造粒机管式反应器（GPR）和干燥机管式反应器（DPR）的双管改为单管；拆除干燥机管式反应器，并对造粒机管式反应器进行改造，采用单管反生产磷酸二铵。同时将具有圆形单喷嘴的造粒机管式反应器改为具有两个长条形喷嘴的造粒机管式反应器；再去掉文丘里喉管5。将可转动的氨化器大梁改为固定的，便于安装双喷嘴的造粒机管式反应器，加厚氨化器钢板避免氨化器断裂，以减少对生产的影响。

[0020] 本发明单管反生产系统造粒机管式反应器1喷出的料浆在造粒机中的中和度为1.4～1.5，经造粒机氨化器二次氨化达到符合标准的磷铵。在该生产系统中造粒机氨化器的通氨量要少于现有双管生产系统中的通氨量。也就是说双管改为单管后由于系统中没有了粉状磷酸一铵，使得氨化器通氨量比双管时的通氨量减少了40～50%，即可达到最终造粒机出口物料中和度为1.78～1.8的要求。

[0021] 本发明还提供了一种利用上述单管反生产系统生产磷酸二铵的工艺，具体为：按现有双管生产工艺生产磷酸二铵，但氨化器氨的投量为原有投氨量的40～50%，将洗涤液直接加入酸槽用于配制管反用酸，不再直接加入管反器。

[0022] 单管反生产工艺对浓磷酸的质量要求（质量百分含量）：

[0023] P2O5：44～46%；

[0024] SO3：≤5.5%；

[0025] 含固量：≤1.5%（正常为0.8～1.2%）

[0026] Fe2O3:0.8～1.0%；Al2O3:0.9～1.3%；MgO:1.7～2.0%。

[0027] 本发明单管反生产磷酸二铵系统通过调整管反器喷嘴的尺寸规格、喷嘴位置及改造氨化器来达到系统负荷的目的，并不同于原始设计的单管反工艺。不仅对现有双管生产系统中管反器的结构、长度、喷嘴形状、喷嘴数量、管反器位置做了改动，管反尺寸及规格根据装置能力来确定，对系统针对性较强。而且将可转动氨化器改为偏心固定结构，便于管反安装及固定，以进一步发挥系统产能。同时取消了干燥机管式反应器。通过改造将双管反应生产简化为单管生产，尤其是管反器改造使管反器结构更加合理、物料反应更加充分，同时由于使用双喷嘴喷浆，喷浆位置合理，投量提高。并且由于管反器固定在氨化器大梁上不易损坏，氨化器也更加可靠，避免了过去氨化器经常被挤变形或压弯并顶出工作区而对生产造成影响。本单管生产系统结构更简单，而且氨化器氨的投量仅为原有投氨量的40～50%，洗涤液直接加入酸槽用于配制管反用酸，不再直接加入管反器。

[0028] 实施例1

[0029] 以主要成分的质量百分含量如下的浓磷酸为原料：P2O5为44%；SO3为5.5%；含固量为0.8%；Fe2O3为1.0%；Al2O3为1.1%；MgO为1.7%。采用本发明单管反生产系统，按现有双管生产工艺生产磷酸二铵，但氨化器氨的投量为双管生产工艺中投氨量的40%，将洗涤液直接加入酸槽用于配制管反用酸，不再直接加入管反器；生产出产品。

[0030] 经检测，该产品的总养份为64.1%，其中氮为18%、五氧化二磷为46.1%、水为2.2%。证明该产品就是磷酸二铵，说明本发明单管反生产系统能用浓度低于50%的磷酸生产出合格的磷酸二铵。且该磷酸二铵中粒度为2～4mm的颗粒占93.3%。说明采用本发明生产系统生产的磷酸二铵不仅内在质量达标，粒度、圆润度等外观质量也有了较大改善。

[0031] 对比例1

[0032] 以实施例1中的浓磷酸为原料，采用现有双管生产系统，以现有生产工艺进行生产，得到相应的产物。

[0033] 经检测，该产物的主要性能参数均不能达到合格磷酸二铵的指标；说明现有双管生产系统不可以以浓度低于50%的浓磷酸为原料生产合格养分的磷酸二铵。

[0034] 实施例2

[0035] 以主要成分的质量百分含量如下的浓磷酸为原料：P2O5为46%；SO3为3%；含固量为1.2%；Fe2O3为0.9%；Al2O3为0.9%；MgO为1.85%。采用本发明单管反生产系统，按现有双管生产工艺生产磷酸二铵，但氨化器氨的投量为双管生产工艺投氨量的50%，将洗涤液直接加入酸槽用于配制管反用酸，不再直接加入管反器；生产出产品。

[0036] 经检测，该产品的总养份为64.4%，其中氮为18%、五氧化二磷为46.4%、水为1.9%。证明该产品就是磷酸二铵，说明本发明生产系统能用浓度低于50%的磷酸生产出合格的磷酸二铵。且该磷酸二铵中粒度为2～4mm的颗粒占92.4%。说明采用本发明单管反生产系统生产的磷酸二铵的粒度、圆润度等外观质量有了较大改善。

[0037] 对比例2

[0038] 以实施例2中的浓磷酸为原料，采用现有双管生产系统，以现有生产工艺进行生产，得到相应的产物。

[0039] 经检测，该产物的主要性能参数不能达到具有合格养份的磷酸二铵。证明现有双管生产系统不可以以浓度低于50%的浓磷酸为原料生产合格养分的磷酸二铵。

[0040] 实施例3

[0041] 以主要成分的质量百分含量如下的浓磷酸为原料：P2O5为45%；SO3为2%；含固量为1.0%；Fe2O3为1.0%；Al2O3为1.3%；MgO为2.0%。采用本发明单管反生产系统，按现有双管生产工艺生产磷酸二铵，但氨化器氨的投量为现有双管生产工艺投氨量的45%，将洗涤液直接加入酸槽用于配制管反用酸，不再直接加入管反器；生产出产品。

[0042] 经检测，该产品的总养份为64.1%，其中氮为18.1%、五氧化二磷为46.0%、水为1.8%。证明该产品就是磷酸二铵，说明本发明生产系统能用浓度较低的磷酸生产出合格的磷酸二铵。且该磷酸二铵中粒度为2～4mm的颗粒占92.0%。说明采用本发明生产系统生产的磷酸二铵的粒度、圆润度等外观质量有了较大改善。

[0043] 对比例3

[0044] 以实施例3中的浓磷酸为原料，采用现有双管生产系统，以现有生产工艺进行生产，得到相应的产物。

[0045] 经检测，该产物的主要性能参数不能达到合格养分磷酸二铵的指标，说明现有双管生产系统不可以以浓度低于50%的浓磷酸为原料生产合格养分的磷酸二铵。