清除凈化濕法磷酸裝置結垢的關鍵技術與應用

梅濤 張道黔

摘 要：隨著社會的發展，我國的化工工程的發展也突飛猛進。在當前的化工生產中，精細磷酸鹽的生產大多依賴于熱法磷酸的方式，但此種方式的大規模運用，同樣也避免不了當前的精細磷酸鹽生產面臨著難以控制的高能耗問題。在當今世界經濟一體化的大環境下，無論是國內還是國際，都面臨著嚴峻的能源緊缺和供應不足的情況，因此也使得熱法磷酸的價格走勢越來越高。在這樣的背景環境下，我國的很多工業生產部門和企業逐漸把目光轉移到濕法磷酸凈化技術上來，特別是近幾年來，濕法磷酸的產量大有呈逐年上升之勢。

關鍵詞：清除凈化濕法；磷酸裝置結垢；關鍵技術與應用

引言

在目前的工業生產中，對于精細磷酸鹽的生產而言，濕法磷酸凈化方式與傳統的熱法磷酸相比具有著更多優勢和更大發展空間，而濕法磷酸的凈化工藝雖然有著巨大的未來前景，但在實際生產中也不免面臨一些問題，其裝置結垢的清除工作對濕法磷酸生產而言就十分重要。本文首先對濕法磷酸凈化技術原理進行了簡要概述，闡述了濕法磷酸凈化的主要方式方法，繼而對濕法凈化磷酸裝置的結垢原理進行了探討，最后從清除結垢的技術流程對濕法凈化磷酸裝置清除結垢的技術進行了分析。

1濕法磷酸凈化技術原理概述

濕法磷酸，指的是通過硝酸、硫酸、以及鹽酸等強無機酸分解磷礦，再經過過濾程序，使粗磷酸分離出來，最后通過凈化工藝制得的磷酸。在濕法磷酸工藝中，比較普遍和常見的磷礦分離手段一般都是采用硫酸進行，從而實現生產。

與熱法磷酸的高能耗性相比較而言，濕法磷酸在能源消耗的問題上則具備著很強的優越性，其能耗情況基本上可以保持在熱法磷酸的百分之三十到百分之四十之間，因而濕法磷酸對于企業生產成本而言也能有效地起到一定的節約作用，與此同時，在純度的比較上，濕法磷酸也絲毫不遜于熱法磷酸，其技術優勢明顯，發展空間充足。

2濕法磷酸凈化的主要方式方法

濕法磷酸工藝基本上都是通過硫酸凈化分解磷礦的過程，因此濕法磷酸中雜質的來源也主要體現在硫酸和磷礦兩個方面，另外還有一些就是在整個工業生產期間混入或者產生的雜質，如一些添加成份的殘留，以及設施設備產生的雜質等。因其雜質來源渠道的多樣性，也導致了雜質種類繁多的現象，可溶解性和非可溶解性雜質都會存在其中，而這些雜質的內在性質差異也比較大，所以在其凈化方式也并非單一一種，目前常用的凈化方法手段主要通過物理手段和化學手段兩個方面得以實現完成。

一方面是化學凈化手段。是指通過特定的化學溶劑，使其與濕法磷酸充分混合，從而使雜質生成沉淀或者生成氣體分離析出，實現祛除雜質的凈化目的。這種凈化方法的運用原理較為簡單，且操作便捷、效果明顯、實現迅速，同時對于此種手段的采用可以較大程度地實現資金節約，其整個凈化流程的實現無需大量的成本投入，所以它也是濕法磷酸中最為主要的凈化方法手段。但與此同時，化學沉淀的凈化方式往往難以實現針對多種雜質的同時凈化，在雜質比較復雜的情況下要想實現深度凈化，一是要細微分析雜質成份來選擇適宜的化學溶劑，二是要針對不同雜質進行多次凈化，因此面對不同凈化要求，化學凈化手段也面臨著一定的困境難題。

另外一個方面是物理吸附手段。在這一方法手段中，主要是依賴于吸附劑來實現有機質從濕法磷酸中的分離。在吸附劑的選擇上，一般情況下針對不同雜質的情況，采用活性炭、活性硅、活性白土等作為吸附劑，其中，以活性炭的采用最為普遍。在物理吸附的過程中，以活性炭為首的各類吸附劑，通過其表面能實現濕法磷酸有機質的吸附過程，繼而再通過固液分離環節使整個凈化程序實現完成。在這一方法中，凈化流程也比較簡單，而且具有可通過濕法磷酸顏色進行分析的優點，但這一凈化手段受吸附劑的限制并不能充分運用在各類雜質的條件下，適用范圍比較受限。

3濕法磷酸凈化裝置清除結垢的技術分析

3.1濕法磷酸凈化裝置清除結垢清理的主要方法技術

針對濕法磷酸凈化裝置的結垢清理問題，其清理技術手段主要體現于兩個環節上。其中，最主要的清理環節是采用化學藥劑進行循環清洗的除垢技術，在清洗過程中，對裝置設備和管道進行閉路操作，通過對本裝置進行的濕法磷酸生產雜質分析，結合裝置設施結垢的具體情況，選取或配制相應比例或濃度的化學藥劑，利用其與雜志產生的化學反應，對結垢進行循環性地清除工作。在化學清洗除垢之后，為了保證祛除分離結晶的雜質在管道和裝置中的晶體或殘渣殘留，第二個環節則要利用次中壓蒸汽進行裝置吹掃，從而使沉淀物質徹底清除。

3.2濕法磷酸凈化裝置清除結垢清理操作實施流程

3.2.1裝置狀態調整。在實施結垢清理之前，首要工作任務就是停止裝置設備的使用狀態，將其切換為裝置清洗的狀態。

3.2.2清除前設備檢查調試。在這一操作中，關鍵環節是檢查設備漏點情況，確保裝置無漏點的情況下打開設備出口閥門，通過蒸汽閥門來調節清洗藥劑的溫度情況和循環強度。

3.2.3實現清洗過程。根據進程依次通過停泵、關閉進口閥門、管道排放、關閉進口導淋閥門、軟連接使管道引入清洗藥劑等操作開始結垢清理運行。

3.2.4清洗后檢查恢復。清洗完畢后，檢查清洗效果視情進行吹掃或采取二次藥劑清除，確保清洗成果達標后，關閉清洗藥劑的閥門，恢復裝置正常運行狀態。

3.3阻垢方法

系統結垢是濕法磷酸生產過程中的常見問題之一。目前國內外還沒有好的辦法解決，一般都是對其進行定期清理和定期清洗使系統恢復正常。針對結垢產生的原因，如溫度變化、過飽和等原因，可以從減小溫差、消除過飽和度方向建立阻垢方法，建議采用下列辦法來減輕結垢的形成。

（1）設計管道等過流部件應主要從結垢問題的角度考慮，把流體力學問題放在其次。

（2）減少各工藝過程溫差，如設備保溫、采用料漿冷卻方工適當降低真空過濾時的溫差、控制洗滌水溫度至65℃以上等。

（3）不同的材質，由于分子表面活性不同，它的吸附性能各異，因此對結垢也會有很大的影響。從結垢的規律來看，結垢發生由強到弱的材質依次為不銹鋼、橡膠、聚氯乙烯塑料、聚四氟乙烯塑料。可以對錯氣盤，閥門等金屬表面內襯聚四氟乙烯塑料，可收到良好的防垢效果。

（4）控制磷礦中Na2O+K20含量不超過0.6%，酸不溶物在8～13%，并防止工藝水被鈉，鉀污染，在條件充許的情況下可將磷礦、工藝水中的Na2O+K20組分列入經常性項目分析。

（5）隨著SiO2/F升高，系統結垢會加劇，對SiO2/F特別高的磷礦最好采用配礦的辦法降低SiO2/F比，以控制結垢。

（6）加入可溶性鋁鹽，形成AlF3-x，可以減緩結垢，但后續會影響水溶性磷收率。

（7）加入尾氣氟吸收的氟硅酸溶液使氟硅酸鈉、氟硅酸鉀提前析出，減緩結垢。

（8）料漿進行磁場處理消除過飽度，可起到減緩結垢和提高過濾速度的作用。

結語

磷礦是一種含有多種雜質的礦物質，其化學成分比較復雜，含有鐵、鋁、鈣、鎂、氟以及堿金屬等化學物質，這些雜質常以溶解或懸浮的形式存在于磷酸中。這些溶解或懸浮的雜質雖然含量很少，但極不穩定，當酸液溫度下降時就會沉積下來，在系統管道和設備上結垢，從而影響生產的平穩連續運行。

參考文獻：

[1] 吳佩芝.濕法磷酸[M].北京：化學工業出版社，1987.

[2] 李志祥。.濕法磷酸過濾設備和管道結垢原因分析及控制研究[J].磷肥與復肥，2004，19（6）：24—27.

（作者單位：甕福達州化工有限責任公司）