清除净化湿法磷酸装置结垢的关键技术与应用

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摘 要：随着社会的发展，我国的化工工程的发展也突飞猛进。在当前的化工生产中，精细磷酸盐的生产大多依赖于热法磷酸的方式，但此种方式的大规模运用，同样也避免不了当前的精细磷酸盐生产面临着难以控制的高能耗问题。在当今世界经济一体化的大环境下，无论是国内还是国际，都面临着严峻的能源紧缺和供应不足的情况，因此也使得热法磷酸的价格走势越来越高。在这样的背景环境下，我国的很多工业生产部门和企业逐渐把目光转移到湿法磷酸净化技术上来，特别是近几年来，湿法磷酸的产量大有呈逐年上升之势。
关键词：清除净化湿法；磷酸装置结垢；关键技术与应用
引言
在目前的工业生产中，对于精细磷酸盐的生产而言，湿法磷酸净化方式与传统的热法磷酸相比具有着更多优势和更大发展空间，而湿法磷酸的净化工艺虽然有着巨大的未来前景，但在实际生产中也不免面临一些问题，其装置结垢的清除工作对湿法磷酸生产而言就十分重要。本文首先对湿法磷酸净化技术原理进行了简要概述，阐述了湿法磷酸净化的主要方式方法，继而对湿法净化磷酸装置的结垢原理进行了探讨，最后从清除结垢的技术流程对湿法净化磷酸装置清除结垢的技术进行了分析。
1湿法磷酸净化技术原理概述
湿法磷酸，指的是通过硝酸、硫酸、以及盐酸等强无机酸分解磷矿，再经过过滤程序，使粗磷酸分离出来，最后通过净化工艺制得的磷酸。在濕法磷酸工艺中，比较普遍和常见的磷矿分离手段一般都是采用硫酸进行，从而实现生产。
与热法磷酸的高能耗性相比較而言，湿法磷酸在能源消耗的问题上则具备着很强的优越性，其能耗情况基本上可以保持在热法磷酸的百分之三十到百分之四十之间，因而湿法磷酸对于企业生产成本而言也能有效地起到一定的节约作用，与此同时，在纯度的比较上，湿法磷酸也丝毫不逊于热法磷酸，其技术优势明显，发展空间充足。
2湿法磷酸净化的主要方式方法
湿法磷酸工艺基本上都是通过硫酸净化分解磷矿的过程，因此湿法磷酸中杂质的来源也主要体现在硫酸和磷矿两个方面，另外还有一些就是在整个工业生产期间混入或者产生的杂质，如一些添加成份的残留，以及设施设备产生的杂质等。因其杂质来源渠道的多样性，也导致了杂质种类繁多的现象，可溶解性和非可溶解性杂质都会存在其中，而这些杂质的内在性质差异也比较大，所以在其净化方式也并非单一一种，目前常用的净化方法手段主要通过物理手段和化学手段两个方面得以实现完成。
一方面是化学净化手段。是指通过特定的化学溶剂，使其与湿法磷酸充分混合，从而使杂质生成沉淀或者生成气体分离析出，实现祛除杂质的净化目的。这种净化方法的运用原理较为简单，且操作便捷、效果明显、实现迅速，同时对于此种手段的采用可以较大程度地实现资金节约，其整个净化流程的实现无需大量的成本投入，所以它也是湿法磷酸中最为主要的净化方法手段。但与此同时，化学沉淀的净化方式往往难以实现针对多种杂质的同时净化，在杂质比较复杂的情况下要想实现深度净化，一是要细微分析杂质成份来选择适宜的化学溶剂，二是要针对不同杂质进行多次净化，因此面对不同净化要求，化学净化手段也面临着一定的困境难题。
另外一个方面是物理吸附手段。在这一方法手段中，主要是依赖于吸附剂来实现有机质从湿法磷酸中的分离。在吸附剂的选择上，一般情况下针对不同杂质的情况，采用活性炭、活性硅、活性白土等作为吸附剂，其中，以活性炭的采用最为普遍。在物理吸附的过程中，以活性炭为首的各类吸附剂，通过其表面能实现湿法磷酸有机质的吸附过程，继而再通过固液分离环节使整个净化程序实现完成。在这一方法中，净化流程也比较简单，而且具有可通过湿法磷酸颜色进行分析的优点，但这一净化手段受吸附剂的限制并不能充分运用在各类杂质的条件下，适用范围比较受限。
3湿法磷酸净化装置清除结垢的技术分析
3.1湿法磷酸净化装置清除结垢清理的主要方法技术
针对湿法磷酸净化装置的结垢清理问题，其清理技术手段主要体现于两个环节上。其中，最主要的清理环节是采用化学药剂进行循环清洗的除垢技术，在清洗过程中，对装置设备和管道进行闭路操作，通过对本装置进行的湿法磷酸生产杂质分析，结合装置设施结垢的具体情况，选取或配制相应比例或浓度的化学药剂，利用其与杂志产生的化学反应，对结垢进行循环性地清除工作。在化学清洗除垢之后，为了保证祛除分离结晶的杂质在管道和装置中的晶体或残渣残留，第二个环节则要利用次中压蒸汽进行装置吹扫，从而使沉淀物质彻底清除。
3.2湿法磷酸净化装置清除结垢清理操作实施流程
3.2.1装置状态调整。在实施结垢清理之前，首要工作任务就是停止装置设备的使用状态，将其切换为装置清洗的状态。
3.2.2清除前设备检查调试。在这一操作中，关键环节是检查设备漏点情况，确保装置无漏点的情况下打开设备出口阀门，通过蒸汽阀门来调节清洗药剂的温度情况和循环强度。
3.2.3实现清洗过程。根据进程依次通过停泵、关闭进口阀门、管道排放、关闭进口导淋阀门、软连接使管道引入清洗药剂等操作开始结垢清理运行。
3.2.4清洗后检查恢复。清洗完毕后，检查清洗效果视情进行吹扫或采取二次药剂清除，确保清洗成果达标后，关闭清洗药剂的阀门，恢复装置正常运行状态。
3.3阻垢方法
系统结垢是湿法磷酸生产过程中的常见问题之一。目前国内外还没有好的办法解决，一般都是对其进行定期清理和定期清洗使系统恢复正常。针对结垢产生的原因，如温度变化、过饱和等原因，可以从减小温差、消除过饱和度方向建立阻垢方法，建议采用下列办法来减轻结垢的形成。
（1）设计管道等过流部件应主要从结垢问题的角度考虑，把流体力学问题放在其次。
（2）减少各工艺过程温差，如设备保温、采用料浆冷却方工适当降低真空过滤时的温差、控制洗涤水温度至65℃以上等。
（3）不同的材质，由于分子表面活性不同，它的吸附性能各异，因此对结垢也会有很大的影响。从结垢的规律来看，结垢发生由强到弱的材质依次为不锈钢、橡胶、聚氯乙烯塑料、聚四氟乙烯塑料。可以对错气盘，阀门等金属表面内衬聚四氟乙烯塑料，可收到良好的防垢效果。
（4）控制磷矿中Na2O+K20含量不超过0.6%，酸不溶物在8～13%，并防止工艺水被钠，钾污染，在条件充许的情况下可将磷矿、工艺水中的Na2O+K20组分列入经常性项目分析。
（5）随着SiO2/F升高，系统结垢会加剧，对SiO2/F特别高的磷矿最好采用配矿的办法降低SiO2/F比，以控制结垢。
（6）加入可溶性铝盐，形成AlF3-x，可以减缓结垢，但后续会影响水溶性磷收率。
（7）加入尾气氟吸收的氟硅酸溶液使氟硅酸钠、氟硅酸钾提前析出，减缓结垢。
（8）料浆进行磁场处理消除过饱度，可起到减缓结垢和提高过滤速度的作用。
结语
磷矿是一种含有多种杂质的矿物质，其化学成分比较复杂，含有铁、铝、钙、镁、氟以及碱金属等化学物质，这些杂质常以溶解或悬浮的形式存在于磷酸中。这些溶解或悬浮的杂质虽然含量很少，但极不稳定，当酸液温度下降时就会沉积下来，在系统管道和设备上结垢，从而影响生产的平稳连续运行。
参考文献：
[1] 吴佩芝.湿法磷酸[M].北京：化学工业出版社，1987.
[2] 李志祥。.湿法磷酸过滤设备和管道结垢原因分析及控制研究[J].磷肥与复肥，2004，19（6）：24—27.
（作者单位：瓮福达州化工有限责任公司）