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二水濕法磷酸循環(huán)水冷卻塔技術(shù)優(yōu)化及應(yīng)用

文檔作者：劉紅文檔來(lái)源：云南云天化國(guó)際化工股份有限公司富瑞分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年04月27日
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2013年8月 化肥工業(yè) 19二水濕法磷酸循環(huán)水冷卻塔技術(shù)優(yōu)化及應(yīng)用劉 紅(云南云天化國(guó)際化工股份有限公司富瑞分公司 云南安寧650309)摘要根據(jù)二水濕法磷酸生產(chǎn)對(duì)循環(huán)水溫度的要求，對(duì)300 kt／a磷酸裝置的冷卻塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，即將冷卻塔的上噴噴頭改為下嘖式噴頭，將薄膜填料改為飛濺式填料等。改造后，基本能滿足磷酸生產(chǎn)要求。關(guān)鍵詞 濕法磷酸冷卻塔技術(shù)優(yōu)化Optimization and Use of Recirculating Water Cooler in DihydrateWet-Process Phosphoric Acid ManufactureLiu Hong(Furui Branch of Yunnan Yuntianhua International Chemical Co．，Ltd． Yunnan Anning 650309)Abstract In line with the requirements of the recirculating water temperature in the productionof dihydrate wet-process phosphoric acid，optimization is carried out of the structure of the water coolerin the 300 kt／a phosphoric acid plant，viz．，the spraying nozzle in the cooler is changed from upward todownward spraying，and the thin film packing is changed to splash packing．After the modification，the requirements for production of phosphoric acid are basically satisfied．Keywords wet-process phosphoric acid cooling tower technical optimization云南云天化國(guó)際化工股份有限公司富瑞分公司(以下簡(jiǎn)稱富瑞分公司)一期300 kt／a磷酸裝置的稀磷酸生產(chǎn)采用二水濕法工藝，磷酸濃縮采用強(qiáng)制循環(huán)石墨換熱器換熱、單級(jí)真空蒸發(fā)加二段氟吸收生產(chǎn)工藝。該套磷酸裝置的循環(huán)水冷卻塔(以下簡(jiǎn)稱冷卻塔)采用抽風(fēng)式防腐冷卻塔，共設(shè)3座，于2004年設(shè)計(jì)制造，總處理水量為9 000 t／h。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，冷卻塔存在一系列問(wèn)題，無(wú)法滿足磷酸生產(chǎn)要求，必須進(jìn)行技術(shù)改造。1 存在的問(wèn)題(1)由于一期磷酸裝置氟吸收塔設(shè)計(jì)直徑太小、氣體流速大、噴頭易脫落等問(wèn)題，使吸收區(qū)后移，大量硅膠被帶入冷卻塔，引起管道及填料的堵塞。二氟塔出口雖增設(shè)了旋流除沫器，但除沫效果差，氟硅酸被帶至循環(huán)水系統(tǒng)生成氟硅酸鹽，造成填料及管道堵塞。(2)因冷卻塔的噴頭為上噴式，與塔內(nèi)空氣本文作者的聯(lián)系方式：frliuhong@126．corn流向一致(風(fēng)機(jī)作用)，空氣帶液嚴(yán)重，對(duì)周圍環(huán)境污染嚴(yán)重。水中少量的沉淀物不易排出，布水管及噴頭易堵塞，且噴頭堵塞后，每只噴頭必須拆除清理后才能使用。噴頭清理周期較短，一般約2個(gè)月需全面清理1次，維修工作量較大。(3)冷卻效果較差，上水和回水平均溫差僅6．65 oC左右，未達(dá)磷酸生產(chǎn)要求溫差(10℃)，嚴(yán)重影響了磷酸的正常生產(chǎn)。循環(huán)水與含氟氣體在大氣冷凝器中冷卻冷凝時(shí)直接接觸，循環(huán)水中必然會(huì)含氟。雖然在磷酸生產(chǎn)工藝上盡量作了優(yōu)化，但隨著時(shí)間的推移，氟硅酸鹽等仍會(huì)在管道及填料上逐漸沉積，生產(chǎn)中需定期清理管道中的垢物，以緩解填料的堵塞。所以，除了對(duì)氟洗滌工藝優(yōu)化外，還應(yīng)對(duì)冷卻塔的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行優(yōu)化。2 原因分析及技改方案2．1 濃縮洗滌系統(tǒng)的改造為了優(yōu)化操作，更好地實(shí)現(xiàn)磷酸裝置水平衡，萬(wàn)方數(shù)據(jù)20 化肥工業(yè) 第40卷第4期生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)盡可能降低循環(huán)水中的氟含量。富瑞分公司一期磷酸裝置投產(chǎn)運(yùn)行后，因磷礦品質(zhì)發(fā)生變化及設(shè)計(jì)上的原因，大量的氟被帶入循環(huán)水，使冷卻塔填料使用不到半年就被嚴(yán)重堵塞，必須停車更換填料后才能繼續(xù)生產(chǎn)。一期磷酸裝置采用兩級(jí)氟洗滌工藝流程，氣體經(jīng)旋流除沫器除去液謫后進(jìn)人濃縮大氣冷凝器，用循環(huán)水直接接觸對(duì)氣體進(jìn)行冷卻冷凝，冷卻冷凝后的水返回循環(huán)水系統(tǒng)。一期磷酸裝置自投產(chǎn)以來(lái)，先后暴露出氟硅酸取出量少、涼水塔填料堵塞等問(wèn)題。經(jīng)分析認(rèn)為：可能是由于吸收液循環(huán)量偏小，氟未能在吸收塔內(nèi)被及時(shí)充分吸收，大量的氟被帶至大氣冷凝器后才被吸收；吸收塔內(nèi)的噴頭霧化效果差、噴頭脫落等使氣液相不能充分接觸，導(dǎo)致吸收效果差。為了能使氟被充分吸收，更換了霧化效果更好的吸收塔噴頭；調(diào)整了液氣比，二期磷酸裝置的氟循環(huán)泵流量由一期磷酸裝置的240 m3／h調(diào)整為400 m3／h，噴淋效果明顯改善。經(jīng)過(guò)以上改進(jìn)后，循環(huán)水中氟含量仍較高，填料堵塞現(xiàn)象仍較嚴(yán)重。主要原因：二氟塔后的旋流除沫器設(shè)計(jì)不合理，沒有設(shè)置捕下液體的流出通道，捕下的液體再次被高速氣流帶人氣相中，然后進(jìn)入大氣冷凝器，導(dǎo)致大量的氟硅酸被帶至循環(huán)水中并生成氟硅酸鹽，引起冷卻塔填料堵塞。鑒于此，根據(jù)使用情況重新設(shè)計(jì)了除沫器，使捕下的液滴通過(guò)除沫器液相管返回二氟塔下液管。更換除沫器后，有效降低了循環(huán)水中氟的含量。2．2冷卻塔布水系統(tǒng)的改造在建設(shè)一期磷酸裝置時(shí)，根據(jù)當(dāng)時(shí)提供的工藝條件，冷卻塔選用上噴式噴頭。每臺(tái)冷卻塔設(shè)1只水槽，水管由東向西布置，長(zhǎng)約14 m，布水不均勻，特別是在管道出現(xiàn)堵塞的情況下，尾部幾乎無(wú)水，嚴(yán)重影響了冷卻塔換熱能力。第1次技改時(shí)，取消了原設(shè)計(jì)的水槽，用DN600 mm玻璃鋼管代替水槽，進(jìn)水總管線由東向西布置，分管由南向北和由北向南布置(圖1)，管長(zhǎng)改為7 m左右，有效縮短了布水管的長(zhǎng)度，杜絕了布水不均勻的現(xiàn)象。本次技改時(shí)，由于受冷卻塔結(jié)構(gòu)形式的限制，經(jīng)研究和計(jì)算，確定布水管線仍沿用第1次技改的走向，即：①保留原玻璃鋼DN600 l'nlTl進(jìn)水總管，旺 c 田l田旺 l由 】 口 C 旺R‘I ：I：：|： IIL__ 。l。__ k；t ‘t‘ ^ L 一：I：《4 Ⅱ七 掣中茸 出 j叫 } 出圖l冷卻塔內(nèi)布水管豎管截短至2 In，抬高進(jìn)水總管，擱置在7．000 m層梁上；②更換全部布水分管并調(diào)整噴頭間距，做固定處理，采用法蘭連接形式，以便于拆卸；③布水分管末端增加管帽，只需拆除管末端的管帽即可進(jìn)行清洗；④為了有效防止少量懸浮物在管路中沉積，噴頭由上噴式改為下噴式，使噴頭及管道清理周期由2個(gè)月延長(zhǎng)至6個(gè)月左右，清理噴頭的勞動(dòng)強(qiáng)度減輕，且能有效減少冷卻塔的帶液量，更有利于環(huán)境保護(hù)；⑤在進(jìn)水總管上增設(shè)放空平衡管。2．3冷卻塔內(nèi)填料的改進(jìn)一期磷酸裝置冷卻塔原選用傳統(tǒng)填料，由于受原料磷礦的變化及濃縮氟吸收系統(tǒng)存在的設(shè)計(jì)缺陷等因素影響，填料堵塞較嚴(yán)重。經(jīng)多方考察并根據(jù)一、二期磷酸裝置建設(shè)及生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，將薄膜填料更換為適合于磷酸裝置循環(huán)水冷卻塔應(yīng)用的飛濺式填料。該填料采用聚丙烯樹脂(PP)，經(jīng)模具注塑成型，成型后的尺寸為915 mm X915 mm×32 mm。在4．900 m層梁上鋪設(shè)格柵板，在格柵板上鋪設(shè)飛濺式填料，對(duì)填料層四周作加固處理，每層之間有一定的距離(通過(guò)計(jì)算)。其換熱主要靠循環(huán)水經(jīng)噴灑下來(lái)并滴在填料的表面反濺與冷空氣進(jìn)行熱交換，達(dá)到冷卻目的。該填料的最大優(yōu)點(diǎn)是不受水質(zhì)及工況條件的影響，特別適用于高溫且容易結(jié)垢的污水。改造后，有效防止了填料堵塞，運(yùn)行周期延長(zhǎng)。2．4冷卻塔收水器改造原有冷卻塔收水器使用時(shí)間已久，損壞較多，收水效果較差。本次技改去除了原有的各塔收水器，均更換成波形收水器。該收水器具有很高的收水率，其抽風(fēng)損失≤0．01％，加之改用下噴式噴(下轉(zhuǎn)第23頁(yè))萬(wàn)方數(shù)據(jù)2013年8月 王 麗：SODm尿素的特性及生產(chǎn)情況綜述 23現(xiàn)場(chǎng)；在SODm溶液儲(chǔ)罐底部配置伴熱設(shè)施，對(duì)SODm溶液進(jìn)行保溫。3 SODm尿素質(zhì)量指標(biāo)SODm尿素質(zhì)量指標(biāo)(Q／SY 1199--2009)如表1所示，該指標(biāo)的制定以GB 2440--2001、SODm尿素生產(chǎn)分析數(shù)據(jù)和SODm尿素試驗(yàn)田的試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)。表1 SODm尿素質(zhì)量指標(biāo)(Q／SY 1199--2009)／％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))注：1)SODm增效劑中的肽鍵在硫酸銅和酒石酸鉀鈉的堿性溶液中可生成紫紅色配合物，會(huì)對(duì)縮二脲的測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生正偏差，因此，實(shí)際生產(chǎn)中SODm尿素縮二脲的含量等于SODm尿素縮二脲的測(cè)定值減去其相應(yīng)的修正值；2)若尿素生產(chǎn)工藝中不添加甲醛，可不作亞甲基二脲含量的測(cè)定。4 結(jié)語(yǔ)我國(guó)氮肥中氮素的利用率僅30％一35％，低于世界發(fā)達(dá)國(guó)家水平；長(zhǎng)期過(guò)度施用化肥，又會(huì)導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量降低和物理性質(zhì)惡化，生態(tài)環(huán)境遭受破壞。SODm尿素的推廣將很好地解決這些問(wèn)題，并可有力推動(dòng)我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為“保增長(zhǎng)、調(diào)結(jié)構(gòu)”實(shí)現(xiàn)科技對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支撐、為全面落實(shí)國(guó)家“三農(nóng)”政策作出貢獻(xiàn)。①作為一種緩釋肥料，SODm尿素具有比普通尿素更高的顆粒強(qiáng)度和更好的成粒率，可減少輸送、包裝過(guò)程中物理粉塵的產(chǎn)生量，在土壤中可減緩尿素釋放硝態(tài)氮和氨態(tài)氮的速率，提高利用率；②田間試驗(yàn)結(jié)果表明：可提高作物產(chǎn)量5％～20％，農(nóng)民收入得到大幅增加，在不減產(chǎn)的前提下化肥施用量可減少8％左右，從而減少碳排放與氮素流失；(重)SODm尿素安全、無(wú)毒、可降解，可減輕因過(guò)度施肥而造成的土壤板結(jié)、水體污染等問(wèn)題，并對(duì)土壤的自我調(diào)節(jié)、恢復(fù)及微環(huán)境的改善起著積極的作用。SODm尿素可提高作物抗氧化酶的活性及作物抗逆能力，有利于作物對(duì)養(yǎng)分的有效吸收，提高農(nóng)作物單產(chǎn)、改善作物品質(zhì)，提高氮肥利用率，減輕氮肥損失對(duì)環(huán)境的污染，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。(收稿日期2012—12．28)、驢驢，驢驢驢，驢痧，痧移，驢，驢，驢、痧驢驢驢、驢—護(hù)痧，移痧護(hù)驢、驢痧，d》、驢抄移、痧，驢抄痧驢，驢痧，驢痧(上接第20頁(yè))頭后，與塔內(nèi)空氣流向反向(風(fēng)機(jī)作用)，減少了冷卻水的飄逸損失，有效地保護(hù)了環(huán)境。2．5風(fēng)機(jī)改造風(fēng)機(jī)、電機(jī)及底座等未進(jìn)行改動(dòng)，風(fēng)量變化通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)葉片角度來(lái)實(shí)現(xiàn)。3 技改效果技改完成后的72 h性能考核結(jié)果：萃取、過(guò)濾部分負(fù)荷達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷的120％，濃縮負(fù)荷達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷的117％；循環(huán)上水和回水平均溫差11．0℃，大于改造冷、熱水溫差設(shè)計(jì)值(9℃)；涼水塔軸流風(fēng)機(jī)出口無(wú)明顯帶液現(xiàn)象，達(dá)到了改造目標(biāo)。4 結(jié)語(yǔ)由于磷酸裝置循環(huán)水屬于酸性污水，為了確保磷酸裝置安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)運(yùn)行，循環(huán)水冷卻塔的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)：為使布水均勻，塔內(nèi)布水管道不能太長(zhǎng)；最好選用下噴式噴頭，使循環(huán)水中少量的固體物質(zhì)在運(yùn)行中及時(shí)排出，確保噴頭及管道暢通，有效延長(zhǎng)清理周期；磷酸冷卻塔應(yīng)采用防堵型填料。(收稿E1期2012．12一11) 劉 紅(云南云天化國(guó)際化工股份有限公司富瑞分公司

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