專利名稱：單管反生產磷酸二銨系統及生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于磷復肥生產技術領域，涉及一種生產磷酸二銨的裝置，具體涉及一種單管反生產磷酸二銨系統；本發明還涉及一種利用該系統生產磷酸二銨的生產工藝。
背景技術：
AZF工藝是法國上世紀開發的生產高濃度復合肥一磷酸二銨的技術，該技術被國內外廣泛使用，AZF工藝中采用雙管生產磷酸二銨，具有返料比低、動力消耗低的優點。實際生產過程中由于酸濃、酸質的影響，該雙管生產系統也存在以下不足1)對濃磷酸濃度及質量要求高，具體指標為=P2O5彡50%, SO3彡3. 3%，含固量0. 22 0. 3% ；Fe203 :1. I 2% ；Al2O3 :0. 9 2. 1% ；MgO 0. 25 I. 3% ；2)雙管反噴出介質的物理性質不同(GPR介質為料 漿、DPR正常情況下介質為粉狀)，使得系統產品粒度、返料量不好控制，對系統水平衡造成影響；3)干燥機、造粒機易粘接；4)干燥機管反在初始投料時因系統溫度影響，投料時間嚴重滯后；5)雙管反交替結垢清理難度大，有效生產時間少；6)造粒系統氨溢出量大，洗滌系統負荷較大。而且，隨著國內磷資源的逐漸匱乏，作為生產磷酸二銨原材料的濃磷酸濃度要保證在50%以上，對于國內眾多無磷資源的企業來說幾乎無法實現，也越來越沒有可能。采用AZF工藝生產磷酸二銨的企業也是愈發舉步維艱。如果降低濃磷酸濃度，則會對系統水平衡、氨回收及企業效益造成嚴重影響，同時也會造成環境污染。因此，對該工藝進行改造也是勢在必行。
發明內容
為了克服上述現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種單管反生產磷酸二銨系統，能用濃度和質量較低的磷酸生產磷酸二銨，解決了現有技術中存在的問題。本發明的另一目的是提供一種利用上述系統生產磷酸二銨的生產工藝。為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是一種單管反生產磷酸二銨系統，包括造粒機筒體，造粒機筒體上并排設有管反器和造粒機氨化器主軸，造粒機氨化器主軸上依次安裝有三個氨化器噴嘴，管反器和造粒機氨化器主軸均位于造粒機筒體軸線的上方，造粒機氨化器主軸固定安裝；管反器由依次相接的管反應器前段和管反應器后段組成，管反應器前段的一端位于造粒機筒體內，管反應器前段的另一端伸出造粒機筒體外，并與管反應器后段的一端相連接，管反應器后段的另一端與反應室的一端相連接，反應室的另一端安裝有NH3進口，反應室的側壁上設有CPA進口 ；管式反應器前段的側壁上、沿遠離管反應器后段方向依次設有第一管反器噴嘴和第二管反器噴嘴，第一管反器噴嘴和第二管反器噴嘴均為條形孔。本發明所采用的另一技術方案是一種利用上述單管反生產系統生產磷酸二銨的工藝，具體為按現有雙管生產工藝生產磷酸二銨，但氨化器氨的投量為現有雙管生產工藝投氨量的40 50%，將洗滌液直接加入酸槽用于配制管反用酸，不再加入管反器。
本發明單管反生產磷酸二銨系統將現有造粒機管式反應器(GPR)和干燥機管式反應器(DPR)的雙管工藝改為只有造粒機管式反應器(GPR)的單管工藝，利用濃度低于44 46%的濃磷酸生產磷酸二銨，實際產能不受影響，還有所提高，而且產品的粒度、圓潤度等外觀質量有了較大改善。解決了現有生產系統在生產磷酸二銨過程中存在的問題。能夠適應目前國內磷資源逐漸匱乏的矛盾，對磷復肥企業進一步發展提供了發展空間，更有利于企業實現“質量取勝”目標 ，同時通過相關工作做到達標排放，對減少環境污染有著重要的意義。
圖I是現有雙管反生廣系統的結構不意圖。圖2是圖I的左視圖。圖3是本發明單管反生產系統結構示意圖。圖4是圖3的左視圖。圖中1.造粒機管式反應器，2. SCL進口，3. NH3進口，4. CPA進口，5.文丘里喉管，6.管反噴嘴，7.造粒機筒體，8.造粒機氨化器主軸，9.氨化器第一噴嘴，10.氨化器第二噴嘴，11.氨化器第三噴嘴，12.反應室，13.管反應器后段，14.管反應器前段，15.第一管反器噴嘴，16.第二管反器噴嘴。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。如圖I和圖2所示，現有雙管反生產磷酸二銨系統的結構，包括同軸設置的造粒機筒體7和造粒機氨化器主軸8，造粒機氨化器主軸8可繞其自身軸線轉動，造粒機氨化器主軸8的兩端分別從造粒機筒體7的兩端伸出；造粒機氨化器主軸8上設有氨化器管，該氨化器管上并排安裝有第一氨化器噴嘴9、第二氨化器噴嘴10和第三氨化器噴嘴11，該三個氨化器噴嘴均位于造粒機筒體7內。造粒機筒體7的一個端面上還設有造粒機管式反應器I(GPR)和干燥機管式反應器(DPR)，造粒機管式反應器I與造粒機氨化器主軸8平行設置，管反器I位于造粒機氨化器主軸8的上方，造粒機管式反應器I的一端位于造粒機筒體7內，該端設有管反噴嘴6 ;造粒機管式反應器I的另一端位于造粒機筒體7外，該端端面上安裝有SCL進口 2;造粒機管式反應器I上安裝有文丘里喉管5，文丘里喉管5與SCL進口 2之間的管反器I設有NH3進口 3和CPA進口 4。雙管生產系統造粒機管式反應器I的中和度為I. 4 I. 5、干燥機管式反應器(DPR)的中和度為I. 0 I. I。干燥機管式反應器正常噴出的為粉狀磷酸一銨，經干燥后形成返料，在造粒機中經過插入料層的氨化器二次加氨氨化達到最終造粒機出口物料中和度為 I. 78 I. 8。采用上述現有雙管生產系統在生產磷酸二銨時，必須使用濃度50%以上的磷酸為原料，在磷資源逐漸匱乏的情況下，難以生產出合格的磷酸二銨；如果采用濃度較低的磷酸，則會對系統的水平衡、氨回收及企業效益造成嚴重影響，同時也會對環境造成污染。而且，干燥機管式反應器在初始投料時因系統溫度影響，投料時間嚴重滯后；雙管反應器交替結垢清理難度大，有效生產時間少；造粒系統氨逸出量大，洗滌系統負荷較大。
為了克服上述現有技術中存在的問題，本發明提供了一種結構如圖3和圖4所示的單管反生產磷酸二銨系統，對原料濃磷酸的質量要求相對較低，能適應現有濃磷酸的實際狀況，適應性較強，產能有所提高；產品粒度、圓潤度等外觀質量有了較大改善。該生產系統包括造粒機筒體7，造粒機筒體7上并排設有管反器I和造粒機氨化器主軸8，管反器I軸線和造粒機氨化器主軸8軸線均與造粒機筒體7軸線相平行，管反器I和造粒機氨化器主軸8均位于造粒機筒體7軸線的上方，造粒機氨化器主軸8固定不動；管反器I由依次相接的管反應器前段14和管反應器后段13組成，管式反應器后段13的長度為1300_ ;管反應器前段14的一端位于造粒機筒體7內，管反應器前段14的另一端伸出造粒機筒體7外，并與管反應器后段13的一端相連接，管反應器后段13的另一端與反應室12的一端相連接，反應室12的另一端安裝有NH3進口 3，反應室12的側壁上設有CPA進口 4 ;管式反應器前段14的側壁上、沿遠離管反應器后段13方向依次設有第一管反器噴嘴15和第二管反器噴 嘴16，第一管反器噴嘴15和第二管反器噴嘴16均為條形孔，該條形孔的軸線與管反應器前段14的軸線相平行；管反應器前段14伸出造粒機筒體7 —端的端面與第一管反器噴嘴15朝向管反應器后段13 —端之間的距離為IOOOmm ;第一管反器噴嘴15和第二管反器噴嘴16之間的距離為900mm ;造粒機氨化器主軸8固定不動，造粒機氨化器主軸8上并排安裝有第一氨化器噴嘴9、第二氨化器噴嘴10和第三氨化器噴嘴11 ;第一氨化器噴嘴9與造粒機筒體7朝向反應室12的端面之間的距離為1900mm ;第一氨化器噴嘴9與第二氨化器噴嘴10之間的距離為1200mm ;第二氨化器噴嘴10和第三氨化器噴嘴11之間的距離為1200mm。本發明生產系統以現有雙管反生產系統為基礎，將原有造粒機管式反應器(GPR)和干燥機管式反應器(DPR)的雙管改為單管；拆除干燥機管式反應器，并對造粒機管式反應器進行改造，采用單管反生產磷酸二銨。同時將具有圓形單噴嘴的造粒機管式反應器改為具有兩個長條形噴嘴的造粒機管式反應器；再去掉文丘里喉管5。將可轉動的氨化器大梁改為固定的，便于安裝雙噴嘴的造粒機管式反應器，加厚氨化器鋼板避免氨化器斷裂，以減少對生產的影響。本發明單管反生產系統造粒機管式反應器I噴出的料漿在造粒機中的中和度為I. 4 I. 5，經造粒機氨化器二次氨化達到符合標準的磷銨。在該生產系統中造粒機氨化器的通氨量要少于現有雙管生產系統中的通氨量。也就是說雙管改為單管后由于系統中沒有了粉狀磷酸一銨，使得氨化器通氨量比雙管時的通氨量減少了 40 50%，即可達到最終造粒機出口物料中和度為I. 78 I. 8的要求。本發明還提供了一種利用上述單管反生產系統生產磷酸二銨的工藝，具體為按現有雙管生產工藝生產磷酸二銨，但氨化器氨的投量為原有投氨量的40 50%，將洗滌液直接加入酸槽用于配制管反用酸，不再直接加入管反器。單管反生產工藝對濃磷酸的質量要求(質量百分含量)
P2O5 44 46% ；
SO3 5. 5% ；
含固量彡I. 5% (正常為0. 8 I. 2%)
Fe203:0. 8 I. 0% ;A1203:0. 9 I. 3% ；MgO: I. 7 2. 0%。本發明單管反生產磷酸二銨系統通過調整管反器噴嘴的尺寸規格、噴嘴位置及改造氨化器來達到系統負荷的目的，并不同于原始設計的單管反工藝。不僅對現有雙管生產系統中管反器的結構、長度、噴嘴形狀、噴嘴數量、管反器位置做了改動，管反尺寸及規格根據裝置能力來確定，對系統針對性較強。而且將可轉動氨化器改為偏心固定結構，便于管反安裝及固定，以進一步發揮系統產能。同時取消了干燥機管式反應器。通過改造將雙管反應生產簡化為單管生產，尤其是管反器改造使管反器結構更加合理、物料反應更加充分，同時由于使用雙噴嘴噴漿，噴漿位置合理，投量提高。并且由于管反器固定在氨化器大梁上不易損壞，氨化器也更加可靠，避免了過去氨化器經常被擠變形或壓彎并頂出工作區而對生產造成影響。本單管生產系統結構更簡單，而且氨化器氨的投量僅為原有投氨量的40 50%，洗滌液直接加入酸槽用于配制管反用酸，不再直接加入管反器。實施例I
以主要成分的質量百分含量如下的濃磷酸為原料P；A為44% ；S03為5. 5% ;含固量為
0.8% ；Fe203為I. 0% ；A1203為I. 1% ；MgO為I. 7%。采用本發明單管反生產系統，按現有雙管 生產工藝生產磷酸二銨，但氨化器氨的投量為雙管生產工藝中投氨量的40%，將洗滌液直接加入酸槽用于配制管反用酸，不再直接加入管反器；生產出產品。經檢測，該產品的總養份為64. 1%，其中氮為18%、五氧化二磷為46. 1%、水為2. 2%。證明該產品就是磷酸二銨，說明本發明單管反生產系統能用濃度低于50%的磷酸生產出合格的磷酸二銨。且該磷酸二銨中粒度為2 4mm的顆粒占93. 3%。說明采用本發明生產系統生產的磷酸二銨不僅內在質量達標，粒度、圓潤度等外觀質量也有了較大改善。對比例I
以實施例I中的濃磷酸為原料，采用現有雙管生產系統，以現有生產工藝進行生產，得到相應的產物。經檢測，該產物的主要性能參數均不能達到合格磷酸二銨的指標；說明現有雙管生產系統不可以以濃度低于50%的濃磷酸為原料生產合格養分的磷酸二銨。實施例2
以主要成分的質量百分含量如下的濃磷酸為原料P；A為46% ；S03為3% ;含固量為
1.2% ；Fe203為0. 9% ；A1203為0. 9% ；MgO為I. 85%。采用本發明單管反生產系統，按現有雙管生產工藝生產磷酸二銨，但氨化器氨的投量為雙管生產工藝投氨量的50%，將洗滌液直接加入酸槽用于配制管反用酸，不再直接加入管反器；生產出產品。經檢測，該產品的總養份為64. 4%，其中氮為18%、五氧化二磷為46. 4%、水為I. 9%。證明該產品就是磷酸二銨，說明本發明生產系統能用濃度低于50%的磷酸生產出合格的磷酸二銨。且該磷酸二銨中粒度為2 4mm的顆粒占92. 4%。說明采用本發明單管反生產系統生產的磷酸二銨的粒度、圓潤度等外觀質量有了較大改善。對比例2
以實施例2中的濃磷酸為原料，采用現有雙管生產系統，以現有生產工藝進行生產，得到相應的產物。經檢測，該產物的主要性能參數不能達到具有合格養份的磷酸二銨。證明現有雙管生產系統不可以以濃度低于50%的濃磷酸為原料生產合格養分的磷酸二銨。實施例3
以主要成分的質量百分含量如下的濃磷酸為原料P；A為45% ；S03為2% ;含固量為
I.0% ；Fe203為I. 0% ；A1203為I. 3% ；MgO為2. 0%。采用本發明單管反生產系統，按現有雙管生產工藝生產磷酸二銨，但氨化器氨的投量為現有雙管生產工藝投氨量的45%，將洗滌液直接加入酸槽用于配制管反用酸，不再直接加入管反器；生產出產品。經檢測，該產品的總養份為64. 1%，其中氮為18. 1%、五氧化二磷為46. 0%、水為
I.8%。證明該產品就是磷酸二銨，說明本發明生產系統能用濃度較低的磷酸生產出合格的磷酸二銨。且該磷酸二銨中粒度為2 4mm的顆粒占92.0%。說明采用本發明生產系統生產的磷酸二銨的粒度、圓潤度等外觀質量有了較大改善。對比例3
以實施例3中的濃磷酸為原料，采用現有雙管生產系統，以現有生產工藝進行生產，得到相應的產物。經檢測，該產物的主要性能參數不能達到合格養分磷酸二銨的指標，說明現有雙 管生產系統不可以以濃度低于50%的濃磷酸為原料生產合格養分的磷酸二銨。
權利要求
1.一種單管反生產磷酸二銨系統，包括造粒機筒體(7)，造粒機筒體(7)上并排設有管反器(I)和造粒機氨化器主軸(8)，造粒機氨化器主軸(8)上依次安裝有三個氨化器噴嘴，其特征在于，管反器(I)和造粒機氨化器主軸(8)均位于造粒機筒體(7)軸線的上方，造粒機氨化器主軸(8)固定安裝；管反器(I)由依次相接的管反應器前段(14)和管反應器后段(13)組成，管反應器前段(14)的一端位于造粒機筒體(7)內，管反應器前段(14)的另一端伸出造粒機筒體(7)外，并與管反應器后段(13)的一端相連接，管反應器后段(13)的另一端與反應室(12)的一端相連接，反應室(12)的另一端安裝有NH3進口(3)，反應室(12)的側壁上設有CPA進口(4);管式反應器前段(14)的側壁上、沿遠離管反應器后段(13)方向依次設有第一管反器噴嘴(15)和第二管反器噴嘴(16)，第一管反器噴嘴(15)和第二管反器噴嘴(16)均為條形孔。
2.如權利要求I所述的單管反生產磷酸二銨系統，其特征在于，所述第一管反器噴嘴(15)的軸線和第二管反器噴嘴(16)的軸線均與管反應器前段(14)的軸線相平行。
3.如權利要求I或2所述的單管反生產磷酸二銨系統，其特征在于，所述第一管反器噴嘴(15)和第二管反器噴嘴(16)之間的距離為900mm。
4.如權利要求I所述的單管反生產磷酸二銨系統，其特征在于，所述管式反應器后段(13)的長度為1300mm;管反應器前段(14)伸出造粒機筒體(7)—端的端面與第一管反器噴嘴(15)朝向管反應器后段(13)—端之間的距離為1000mm。
5.如權利要求I所述的單管反生產磷酸二銨系統，其特征在于，所述造粒機氨化器主軸(8)上安裝的三個氨化器噴嘴中朝向反應室(12)的氨化器噴嘴與造粒機筒體(7)朝向反應室(12)的端面之間的距離為1900mm;相鄰兩個氨化器噴嘴之間的距離均為1200mm。
6.一種利用權利要求I所述單管反生產磷酸二銨系統生產磷酸二銨的工藝，其特征在于，該生產工藝具體為按現有雙管生產工藝生產磷酸二銨，但氨化器氨的投量為現有生產工藝中投氨量的40 50%，將洗滌液直接加入酸槽用于配制管反用酸，不再加入管反器。
7.如權利要求6所述的生產工藝，其特征在于，所述生產工藝中對濃磷酸的質量百分含量質要求為P2O5 ；44 46% ；SO3 < 5% ； 含固量彡1.5%;Fe2O3:0. 8 I. 0% ;Α1203:0· 9 I. 3% ；MgO: I. 7 2. 0%。
全文摘要
本發明提供了一種單管反生產磷酸二銨系統及生產工藝，系統包括設有管反器和造粒機氨化器主軸的造粒機筒體，造粒機氨化器主軸上安裝有三個氨化器噴嘴；管反應器前段的一端位于造粒機筒體內，管反應器前段的另一端與管反應器后段的一端相連接，管反應器后段的另一端與反應室的一端相連接，反應室的另一端安裝有NH3進口，其側壁上設有CPA進口；管式反應器前段設有兩個條形的管反器噴嘴。按現有雙管生產工藝生產磷酸二銨，但氨化器氨的投量為現有投氨量的40～50%，將洗滌液直接加入酸槽用于配制管反用酸，不再加入管反器。本生產系統解決了現有系統在磷資源匱乏情況下的不足，適應現有濃酸的實際狀況，同時改善了產品外觀缺陷。
文檔編號C05B19/00GK102674904SQ20121015493
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月18日 優先權日2012年5月18日
發明者何永蒼, 劉繼飛, 孫建榮, 宋方貴, 張勝, 沈鵬, 高源 申請人:甘肅甕福化工有限責任公司