料浆法磷铵中和与浓缩的工艺设计范文

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摘要：本文通过分析磷铵中和浓缩工艺的流程，探究其优化设计的要点，为磷铵生产和工业化应用提供参考依据。

关键词：磷铵；中和技术；浓缩技术；优化设计

磷铵既能够作为单独的磷肥来使用，还可以用作高浓度的混合型化肥，是农业和种植业不可缺少的重要化肥，同时在水处理、防火材料、生物工程以及工业生产等方面有着广泛的应用。一般情况下，磷铵是通过磷酸和氨发生化学反应得来的。其中最关键的是中和工艺和浓缩工艺，这两个工艺步骤决定了制得磷铵的质量。以下是关于料浆生产磷铵中和浓缩工艺的探讨。

1中和浓缩工艺概述

1.1中和工艺简述

中和工艺主要是通过磷酸和气氨的中和反应来完成的，按照一定的计量标准把稀磷酸和气氨输入到生产装置的反应器中，待二者发生中和反应，反应过程中会产生大量的热量，随着热气的上升，取得热料浆，经过冷却降温，形成循环浆，利用强压技术把循环浆压至上升管，并保持循环流动，可以促进磷酸和氨的充分反应。在中和反应中，最重要的是要控制稀磷酸和气氨的比例，严格按照标准来控制原料的加入量，这样才能使中和作用达到最佳效果，促进稀磷酸和气氨的二次循环，达到强制循环的目的，在放热反应的过程中，挥发了部分水蒸气，可以为后续的浓缩工艺节省时间。

1.2浓缩工艺流程简述

在中和反应之后，把取得的磷铵混合原料浆强制压进蒸发装置，使料浆进入到下降管中，再利用升压技术，把混合料浆压入到加热装置中，进行加热，使料浆升温蒸发，把水分变成水蒸气，实现气体和液体分离。紧接着，把料浆输入到循环泵中，实现强制循环和流动，进行二次加热，提升传热系数，在此之后，把强压转为负压，迅速实现冷凝，把蒸汽尾气传送到冷凝器中，而蒸汽则被冷凝成为冷凝水，留回到循环水站中，减少对环境的污染。浓缩技术最重要的是要做好混合蒸汽和液体的分离工作，把蒸汽以及冷凝液输送到过滤装置中，把浓缩过的料浆输送到下降管，分别经过一效加热和二效蒸发，进一步促进水分的蒸发。加热浓缩得到过程一般都是利用蒸汽热源来进行的，而对于冷凝水的干燥处理流程则是利用余热为热源，通过加热和余热的二次蒸发，把去除料浆的水分，使之成为浓缩的磷铵料浆，符合生产所需的水分含量标准。

2中和浓缩工艺的优化设计

2.1槽式中和浓缩工艺

采用槽式生产装置的方法适合大批量的磷铵生产，可以充分地混合稀磷酸和气氨，发生反应之后，可以有较大的缓冲空间，提高原材料的使用效率，并且具有稳定性，可操作性较强。根据产量的不同要求，选择规格不同的反应槽型号，正常情况下，如100kt/a的磷铵需要的反应槽的容积约为30m噁，如果难以掌控大容积的反应槽，可以通过增加反应槽数量的方式来解决该问题。磷酸和气氨在反应槽发生反应的时间为50分钟左右，1吨的湿法磷酸发生化学反应释放出的热量约为30000kj，将前一次中和所得的料浆放到蒸发器中，利用中和反应生成得到热量进行加热蒸发，将水分变成水蒸气，从而达到浓缩料浆的作用。

2.2强制循环中和浓缩工艺

槽式生产工艺虽有优点，但占用空间面积过大，强制循环法进一步优化了中和浓缩工艺，利用环流反应器作为磷酸和氨发生放热反应的场所，把反应后形成的热料浆到冷凝管中，此时上升管和下降管中的物质具有不同的密度，在密度差异的条件下，可以使料浆发生循环流动，而在外环的反应器中，循环流动比约为15。这样的循环流动装置可以把稀磷酸和氨实现完全混合，即使没有专门的搅拌机，反应器内的物料也可以发生剧烈的中和反应，在此剧烈的化学反应中，两种化学物质的接触面积越大，发生的反应就越充分，速率就越快，节约了反应时间，中和反应的时间一般为5分钟左右，再通过加热法来浓缩浆料，取得水分含量符合标准要求的磷铵。采用强制循环工艺，生产装置主要有反应器、上升管、下降管和水循环站，设备体积小，占地面积较小，可以节约投资成本，利用最少的投资，实现较高效的生产。

2.3泵动力中和循环工艺

磷铵中和反应最重要的是要有足够的动力来维持料浆的流动，在强制循环系统的基础上增加了循环泵，可以为整个中和浓缩工艺流程提供动力，并利用专门的气氨分布器使气氨的分布更为均匀，加快反应的速率，使磷酸和气氨发生更全面的中和反应，利用加热器，通过蒸发浓缩技术取得磷铵。除此之外，添加了循环泵和气氨分布器，可以避免装置在反应过程中发生剧烈震动，以保证生产装置处于稳定的环境，防止装置损坏。由于循环泵可以为生产提供稳定的动力，不需要依靠外力来维持运行，因此，该生产装置是完全处于密封的系统中，加入的气氨不会逸出，可以有效减少物料损失，提高资源利用率。在密闭的环境中，将中和反应和蒸发浓缩产生的水蒸气混合起来，作为二次蒸发所需的热量来源，简化了浓缩流程，优化了整个工艺设计。

3结语

料浆法是我国当前应用最广泛的磷铵生产方法，在新技术的支持下，可以进一步提高其生产效率，不断优化生产流程。在工艺设计过程中，需要考虑中和反应和蒸发浓缩的有效结合，降低能耗和环境污染，把新技术运用到实际的生产当中，发挥新工艺的优势，促进我国化工产业的发展。

参考文献：

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作者：魏岩 单位：东华工程科技股份有限公司