[发明专利]一种用于生产硝酸磷肥母液氨中和工艺的中和装置

说明书

技术领域

本发明与生产硝酸磷肥的母液氨中和装置有关，尤其是应用于以硝酸和磷矿为原料冷冻法生产硝酸磷肥的一种硝酸磷肥母液氨中和工艺的中和装置。

背景技术

中国天脊煤化工集团股份有限公司硝酸磷肥装置系80年代从挪威引进，设计年产90万吨硝酸磷肥的现代化大型生产工艺及设备，采用间接冷冻除钙和双轴卧式造粒专利生产技术。生产工序及设备主要包括：磷矿的硝酸分解、酸不溶物分离、硝酸钙结晶分离、母液氨中和、NP料浆的浓缩、造粒、干燥、筛分、包装以及硝酸钙的转化制备硝铵等，其中，母液氨中和工序为主要生产工艺之一，采用常压中和反应设备，分三段中和反应完成。

冷冻法除结晶硝酸钙工艺只能分离出酸解料浆中总钙的75%，因此，在硝酸磷肥工艺中和过程中，由于磷酸母液含有较高的Ca²⁺和微量的Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺及酸不溶物等杂质，在中和过程中会形成复杂的化合物，它们均为凝胶状的细小结晶体，因而造成中和料浆粘度增大，尤其是在中和pH值达到2.7和4.5时，料浆粘度将达到高峰值，甚至会使中和工艺操作无法进行。于此，为避开中和粘度高峰值，硝酸磷肥工艺母液氨中和工序设计为三段常压中和工艺，酸与氨的中和反应分三段完成，各段中和pH值控制为1.6-2.0、2.8-3.2、5.6-6.0。

常压中和工艺存在的主要问题是pH值难于控制，容易出现过氨化、料浆粘稠现象，氨逸出损失较大，空气漏入较多，中和槽顶部出现结料、结疤现象，操作环境恶劣。

印度古吉拉特邦化肥公司（GNFC)硝酸磷肥的母液氨中和工序为两段中和，一段中和采用强制循环管道反应，在此通入总氨量的80%，pH控制在2.5-3.2；二段中和采用常压槽式反应，在此通入总氨量的20%，pH控制在5.5。该工艺路线设计合理，一段中和采用强制循环反应，充分保证了氨的最大吸收，二段中和只需通入总氨量的20%，避免了在常压反应下发生的中和剧烈反应，整个体系的氨也逸出较少。

四川大学钟本和课题组采用“浓缩料浆法”建立了适合我国中品位磷矿特点的湿法磷铵生产工艺。中国专利CN 100371238C采用酸性料浆浓缩生产磷酸二铵的方法及二次氨化反应器也提供了很好的借鉴。

发明内容

现有生产硝酸磷肥的磷酸母液中含有较高的Ca²⁺和微量的Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺及酸不溶性物质，在中和过程中会生成凝胶结晶后造成中和料浆粘度增大，特别是在pH值达到2.7和4.5时，料浆粘度达到高峰，结料和结疤现象使得中和工艺操作无法进行。为此，本发明提供一种用于生产硝酸磷肥母液氨中和工艺的中和装置。

本发明针对上述问题，所采取的措施是一种用于生产硝酸磷肥母液氨中和工艺的中和装置的技术方案，包括一段中和装置、二段中和装置以及中和尾气洗涤装置；其所述中和装置是用于对硝酸磷肥生产过程中硝酸分解磷矿所得除去硝酸钙总量75%的磷酸母液进行氨气中和；其所述二段中和装置产生的含氨气体通过管道输入一段中和装置，一段中和装置产生的尾气经中和尾气洗涤装置然后导入烟囱排放，中和尾气洗涤装置的洗涤液通过管道返回到二段中和装置，构成硝酸磷肥母液氨中和装置；其中：

所述二段中和装置是一强制循环管式反应器，是由闪蒸分离室、下降管、循环泵和反应管依次连通构成环形封闭结构的反应体系；

所述闪蒸分离室是其内壁面设置有挡板，上部设置有料浆加入口、下部设置有循环料浆加入口，中部设置有料浆出口及其连通的料浆出口液封管，顶端部安设有除沫器和含氨气体出口，底端部连通有下降管；

所述下降管上依次连通设置有中和尾气洗涤液入口、硝铵料浆加入口和一段中和料浆入口Ⅰ；

所述反应管上依次连通设置有气氨入口Ⅰ、一段中和料浆入口Ⅱ和气氨入口Ⅱ。

在上述中和装置的技术方案中，进一步地附加技术特征在于：

气氨入口Ⅰ与气氨入口Ⅱ的加料入口距离设置为1-3m，进一步设置为3m；气氨入口Ⅰ与气氨入口Ⅱ的加料入口结构分别设置为一气氨喷嘴，在气氨喷嘴的上游管道中分别设置有一锥管；所述锥管的轴向角度α设置为10-30°；锥管与气氨喷嘴的距离设置为100～200毫米；锥管的轴向角度α进一步设置为30°；锥管与气氨喷嘴的距离进一步设置为200毫米。

料浆出口与循环料浆加入口的距离是1m，位于料浆入口之下。

一段中和装置是一常压反应槽，用于制备pH=1.6-2.0的酸性料浆。