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        阻垢劑在濕法磷酸生產(chǎn)設(shè)備石墨換熱器上的應(yīng)用效果研究

        2022-06-17 03:39:42方竹堃
        云南化工 2022年5期
        關(guān)鍵詞:生產(chǎn)分析系統(tǒng)

        方竹堃

        (1.云南磷化集團(tuán)有限公司,云南 昆明 650600;2.云南省磷化工節(jié)能與新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,云南 昆明 650600)

        在濕法磷酸生產(chǎn)過(guò)程中,由于溫度、固含量、酸濃度等工藝因素的變化,溶解在磷酸中的一些(雜質(zhì))鹽類會(huì)出現(xiàn)過(guò)飽和而逐漸析出,使得磷酸濃縮系統(tǒng)在生產(chǎn)中運(yùn)行周期較短,換熱器結(jié)垢、堵塞等情況較為嚴(yán)重。為了有效解決這些問(wèn)題,把濕法磷酸阻垢劑用于濃縮系統(tǒng),以達(dá)到緩減系統(tǒng)結(jié)垢、延長(zhǎng)系統(tǒng)運(yùn)行周期,提高系統(tǒng)生產(chǎn)能力的目的。

        1 試驗(yàn)方法

        1)本試驗(yàn)在30萬(wàn)t/a磷酸裝置濃縮系統(tǒng)上進(jìn)行,對(duì)比加藥前后 35 d 系統(tǒng)運(yùn)行情況。在運(yùn)行穩(wěn)定的情況下,加藥時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行周期延長(zhǎng)1倍左右,即濃縮系統(tǒng)加藥開(kāi)車(chē)周期在 35 d 以上。

        2)保證每噸P2O5消耗阻垢劑的量不大于 0.12 kg (折百后每噸五氧化二磷計(jì)算)。

        3)濕法磷酸阻垢劑加入方法及要求

        ①加藥方法

        a) 阻垢劑加藥點(diǎn):濃縮系統(tǒng)進(jìn)酸管,距進(jìn)濃縮石墨列管20~25 m。

        b) 現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備使用的加藥桶容量為 1000 L。

        c) 按 170 m3/h 稀酸流量的30×10-6加入,即阻垢劑每小時(shí)的加入量為170×30÷1000=5.1 kg,平均每天加入阻垢劑約5.1×24=122.4 kg。

        d) 試驗(yàn)阻垢劑使用量為122.4×30×2=7344 kg,試驗(yàn)準(zhǔn)備 7.5 t。

        ②加藥要求:阻垢劑必須連續(xù)添加,杜絕斷藥。

        2 對(duì)稀磷酸和石墨列管的分析

        從稀酸雜質(zhì)含量分析得到:稀酸主要的雜質(zhì)為氟硅酸鹽,其次為鐵鹽和鋁鹽。見(jiàn)表1。

        表1 稀酸分析數(shù)據(jù)

        表1(續(xù))

        石墨列管結(jié)垢物分析結(jié)果見(jiàn)表2。

        表2 石墨列管結(jié)垢物的分析數(shù)據(jù) w/%

        從結(jié)垢物分析得到,需要解決的結(jié)垢對(duì)象主要為磷酸鹽、氟硅酸鹽及鈉鹽淅出。

        3 阻垢劑的配制

        阻垢劑RKS-2830為有機(jī)磷酸鹽與共聚物復(fù)配而成。由于它具有膦酸和羧酸的結(jié)構(gòu)特性,使其具有良好的阻垢和緩蝕性能,優(yōu)于常用的有機(jī)膦酸。特別在高溫下,此阻垢劑性能遠(yuǎn)優(yōu)于常用的有機(jī)膦酸,能提高鋅的溶解度,耐氯的氧化性能好,復(fù)配協(xié)同性好。其在高效阻垢緩蝕劑復(fù)配中應(yīng)用最廣,是性能最好的產(chǎn)品之一。見(jiàn)表3。

        表3 阻垢劑RKS-2830的技術(shù)指標(biāo)(符合HG/T 3662-2000)

        4 濃縮運(yùn)行記錄及分析

        系統(tǒng)濃縮正常運(yùn)行周期為28~31 d,投加阻垢劑后的運(yùn)行天數(shù)為35~70 d。石墨換熱器運(yùn)行清洗周期從 30 d/次,延長(zhǎng)到 45 d/次。

        石墨換熱器殼程壓力,較添加前降低 0.06 MPa;石墨換熱器進(jìn)、出口溫差:添加抑制劑前平均溫差 3.82 ℃,添加阻垢劑后平均溫差 4.58 ℃.

        本次系統(tǒng)濃縮累計(jì)運(yùn)行 1739.25 h (72 d)。2022年01月22日,一段酸蒸汽進(jìn)汽量為 47 t/h,出酸量為 38 m3/h,石墨換熱器殼程壓力 0.14 MPa 左右,濃度為43.02%。

        生產(chǎn)濃磷酸期間,石墨換熱器進(jìn)蒸汽為73065.89÷1739.25=42.01 t/h。

        生產(chǎn)濃磷酸期間產(chǎn)能為∶20.87 t/h。

        產(chǎn)能分析∶為滿足試驗(yàn)方案的條件,于2021年12月8日20∶00至9日8∶00采用稀酸生產(chǎn)二段磷酸,期間使用蒸汽 468 t,生產(chǎn)濃酸 277 m3。石墨換熱器的進(jìn)蒸汽為39 t/h,石墨換熱器殼程壓力 0.15 MPa 左右;當(dāng)班生產(chǎn)的濃酸密度 1.653 g/mL,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48.07%;產(chǎn)能為:277×1.653×0.4807÷12=18.34 t/h,滿足《磷酸濃縮系統(tǒng)添加阻垢劑(RKS-2830)試用方案》要求。

        從換熱器運(yùn)行情況來(lái)看,添加阻垢劑后,換熱器的堵塞由結(jié)垢堵塞變?yōu)榭绫诙氯?。未投加阻垢劑時(shí)的堵塞主要為列管結(jié)垢,添加阻垢劑后的堵塞主要為設(shè)備端頭大塊跨壁結(jié)垢物堵塞,有時(shí)主要是下濾網(wǎng)的堵塞。添加阻垢劑后的結(jié)垢物比未添加阻垢劑的結(jié)垢物酥松,便于清洗。從試用阻垢劑前后石墨列管從照片上沉積物觀察(圖1),說(shuō)明阻垢效果明顯。

        5 經(jīng)濟(jì)效益分析

        試驗(yàn)期間共使用阻垢劑 1775 kg,生產(chǎn)磷酸 4813 t(折百P2O5),阻垢劑消耗率為1775÷4813 t=0.12 kg/t。阻垢劑價(jià)格:21800元/t,折算成每噸磷酸成本為0.12×21800=2.616元/t,按每月濃縮完成產(chǎn)量25000噸計(jì),每月阻垢劑費(fèi)用為6.54萬(wàn)元。

        在試驗(yàn)后濃縮A運(yùn)行的 42 d,根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際多次轉(zhuǎn)產(chǎn)一段脫氟、一段濃縮酸、二段濃縮酸,負(fù)荷率均能保持在85%以上。根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析,濃縮A添加阻垢劑(RKS-2830)效果良好。

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