磷酸一铵喷雾干燥塔的工艺优化

郑永琴

（中化重庆涪陵化工有限公司，重庆 408000）

磷酸一铵（MAP）是一种水溶性速效复合肥，有效磷（P2O5）与总氮的质量比约为5.44，是高浓度磷复肥的主要品种之一［1］。

中化重庆涪陵化工有限公司（以下简称中化涪陵）有2 套30 万t/a 的料浆法粉状磷酸一铵装置，在2006年完成安装调试并投入使用。产品规格为11-44-0，w（总养分）≥55%，w（总氮）≥10%，w（水）≤2.5%。采用喷雾干燥塔作为粉状磷酸一铵的干燥设备技术成熟，干燥效果显著［2］，但随着系统运行时间的延长，喷雾干燥塔出现塔壁物料频繁垮塌、产品结焦、风帽堵塞等问题，影响生产装置的正常连续运行。为解决上述问题，对该粉状磷酸一铵装置进行系统分析与优化，取得了良好的效果。

1 喷雾干燥塔运行工艺流程

天然气经燃烧炉燃烧后产生热空气，热风由热风机输送至喷雾干燥塔底部，经风帽提高风速后均匀地进入干燥室。达到要求的磷酸一铵料浆由三缸柱塞泵加压输送至干燥塔顶部，经陶瓷喷头雾化成细微的雾状液珠，被逆流热空气在极短时间内干燥为成品。成品连续地由干燥塔底部输出，到包装仓库装包待售。微尘物料进入收尘室收集，废气达标排放。

喷雾干燥塔运行系统的工艺流程见图1。

图1 干燥塔运行系统的工艺流程

2 存在问题的原因分析

磷酸中的杂质含量、磷酸一铵料浆中和度、料浆浓缩终点水含量、热风温度、烘塔时间等因素影响喷雾干燥塔的正常运行，具体分析如下。

2.1 磷酸中杂质含量的影响

磷酸中的杂质除了来源于磷矿，还来源于其他装置产生的萃余酸和压滤渣。萃余酸和压滤渣中的盐类含量较高，在磷酸中加入过量的萃余酸和压滤渣，会影响磷酸一铵料浆的中和度控制、浓缩终点水分控制和干燥控制等。

2.2 磷酸一铵料浆中和度的影响

磷酸一铵料浆中和度控制过高，生成较多磷酸二铵，使料浆黏度增大，浓缩终点水含量较难控制，容易造成干燥塔喷头雾化效果差或堵塞。

2.3 磷酸一铵料浆的浓缩终点水含量影响

磷酸一铵料浆的浓缩终点水含量控制过高，喷入干燥塔的料浆雾化效果较好，但容易喷溅到干燥塔塔壁，随着时间的延长，塔璧物料容易造成垮塌，影响连续生产；同时成品中水含量高，也易造成风帽堵塞。

2.4 热风温度的影响

热风温度超过130 ℃，磷酸一铵易结焦，结焦的磷酸一铵容易堵塞风帽，导致风量不足，无法快速与喷入的料浆换热，导致死塔。

2.5 烘塔时间不足

当干燥塔塔璧物料垮塌后，一般采用大水冲洗的办法将喷雾干燥塔内大量的粉状磷酸一铵移出，但是用于冲洗的水会部分蒸发，导致塔壁残留的粉状磷酸一铵受潮，冲洗完成后需要采用热风将塔内的水分烘干，由于无合适的检测手段，只能凭经验判断烘塔时间和效果，经常出现干燥塔未完全烘干就喷浆生产，时间一长塔壁上堆积的粉状磷酸一铵会越来越多，直到垮塌掉落，造成干燥塔被堵死，需要再次洗塔，才能再次生产，洗出的料浆再次送入浓缩，导致蒸汽和电力消耗增加。此情况不仅影响工作效率，还导致能源浪费，同时增加生产成本。

3 改进措施

3.1 严格控制各项指标

磷酸浓度严格控制在w（P2O5）20%～23%；萃余酸和压滤渣的加入量必须根据磷酸工序控制的酸浓指标进行实时调整，加入量由岗位人员记录，供技术人员统计分析。

料浆中和度指标控制在0.99 ～1.02，浓缩终点w（H2O）指标控制在20%～24%，进入干燥塔的热风温度控制在100 ～130 ℃，尾气温度≥65 ℃。以上工艺指标必须严格控制，超过指标范围的严格按照相关规定执行。

3.2 各项指标的具体控制方法

磷酸每小时取样一次，8 h的8次磷酸样品由分析人员充分混合后，采用喹钼柠酮沉淀法进行分析；萃余酸和压滤渣分别储存，由分析人员分析整槽萃余酸和压滤渣的酸浓和密度，技术人员分析计算后，确定磷酸、萃余酸、压滤渣的配比，三者经计量后充分混合，再送入中和工序与气氨反应。岗位人员每小时分析1 次磷酸相对密度，以确保指标控制的稳定性。

定期比对、校验磷酸和气氨的流量计，岗位人员根据技术人员提供的磷酸和气氨的加入量进行操作控制、调节，每小时取样分析1次中和度，并准确记录。

浓缩岗位操作人员根据闪蒸室的液位和真空度，及时调整浓缩过程的蒸汽加入量，并每小时分析1 次浓缩料浆水分，及时调整蒸汽加入量，并准确记录。

控制天然气在燃烧炉中完全燃烧，减少天然气的浪费；在燃烧炉的出口管道上安装自动调节阀，便于调节冷空气量，自动调节阀与热风机的出口温度进行联锁，确保进入干燥塔的热风温度低于130 ℃。

3.3 定期对系统进行清理

定期清理中和槽及出口管道，避免中和槽容积减少影响料浆的中和度。定期对加热器进行清理，提高换热效率，降低蒸汽消耗。禁止用清水冲洗干燥塔，当出现物料垮塌、风帽堵塞等情况时，把整个干燥塔温度降低后，采用人工将多余的粉状磷酸一铵移出塔外，清理干净后再重新开车。

3.4 定期对设备进行维护保养

当发现风帽被磷酸一铵结焦堵塞后，及时清理，确实无法清理时购买新的风帽进行更换。

陶瓷喷头也要根据产品的外观、水含量等进行及时更换，避免粉状磷酸一铵料浆喷溅到塔壁造成垮塌。

定期对三缸柱塞泵进行维护保养，柱塞定期进行更换等，确保输送至干燥塔的粉状磷酸一铵料浆的压力满足指标要求。

4 结语

经过几个月的技术改造与生产实践，彻底地解决了粉状磷酸一铵喷雾干燥塔塔壁上的物料频繁垮塌、产品结焦、风帽堵塞的问题，保证了生产装置平稳运行，同时也提高了产品质量，降低了能源消耗，即降低了产品的生产成本。