张德灼

【摘  要】磷酸浓缩是湿法磷酸生产高浓度磷肥的一个重要工序，现国内大多数浓缩装置采用的是技术较成熟的典型强制循环真空蒸发流程。一般为达到浓缩过程的连续高效运行，在稀酸质量稳定的情况下，磷酸温度和真空度两个工艺参数的控制尤为关键。但在实际的生产过程中经常出现一些问题，就要采取相应对策进行解决。基于此，本文主要对湿法磷酸浓缩装置生产过程中常见问题进行分析。

【关键词】湿法磷酸;浓缩装置生产;氟回收;常见问题

一、前言

湿法磷酸中，固体杂质和磷酸中本身含有的多种盐类，在升温浓缩过程中会析出沉降而结垢。因此，磷酸浓缩具有复杂性的特征，生产过程中工艺参数、系统控制稍有偏差，就会导致产品浓度不合格和装置生产能力不达标，因此要引起高度重视。

二、典型的强制循环真空蒸发工艺流程

稀磷酸经计量后加入浓缩系统的强制循环真空蒸发回路，与经过加热后的大量循环酸混合进入闪蒸室，水分闪急蒸发。浓缩后的磷酸部分作为成品磷酸由输送泵从循环回路送出，其余的则作为循环酸经浓磷酸循环泵送入石墨换热器，用减温减压后的低压蒸汽加热，在强制循环真空蒸发回路中继续循环。

三、磷酸浓缩装置生产过程中的常见问题

湿法磷酸浓缩过程中，由于受到闪蒸室材料对温度的限制，常常采用真空操作来降低溶液的沸点。为了取得理想的操作条件，当产品最终w（P2O5）确定在48%-52%时，温度通常控制在83℃左右，此时要求闪蒸室的压力维持在10.0kPa左右。磷酸浓缩装置常见问题如下：

1、闪蒸室真空度不够

（1）大气冷凝器进水量不足

大气冷凝器进水量不足会导致尾气冷凝量不够，使大量的不凝性气体无法被循环水带出，导致闪蒸室真空度不够。

（2）循环水温度过高

根据饱和水的蒸气压表，循环水的温度在40℃时，其平衡分压是7.38kPa，若循环水的温度达到45 ℃时，对应的平衡蒸汽压已经达到9.56 kPa，加上大气冷凝器中未被带出的部分不凝性气体，在循环水温度为45℃时，大气冷凝器的操作压力会超过10.0 kPa。

（3）系统有大量空气漏入

在对系统真空度进行设计计算时，已经考虑了适量空气进入系统的影响，但如果气体管路、设备本体发生泄漏，有大量气体进入系统，即使大气冷凝器进水量、进水温度已经满足设计要求，此时真空度也会遭到破坏。

（4）真空管线堵塞或者除沫器填料堵塞

真空管线堵塞或者除沫器填料堵塞，气路不畅也是导致闪蒸室真空度低的直接原因之一。

（5）氟洗涤器下液管堵塞

氟洗涤器下液管堵塞致使洗涤器内积液，气相通道变窄，气道不畅真空度下降。导致氟洗涤器下液管堵塞的原因有：氟洗涤喷头掉落堵塞下液管、下液管结垢、清理氟洗涤时硅胶掉落堵塞下液管等。

2、石墨换热器出口酸温偏低

石墨换热器出口磷酸的温度偏低会导致闪蒸室温度降低。系统温度降低，而对于一个正常开车的装置，循环水站的能力增加受到限制。因此要想装置正常操作，就只能降低成品磷酸的浓度，这样装置的生产能力和产品质量就会不达标。石墨换热器出口磷酸温度的影响因素如下。

（1）蒸汽温度低

根据换热器的换热原理，在出口为饱和蒸汽冷凝液的情况下，换热器进口饱和蒸汽温度降低，换热量就必然减少，从而导致石墨换热器出口磷酸温度偏低。

（2）蒸汽流量过小

蒸汽量不足，系统换热量减少，石墨换热器出口磷酸温度就会降低。

（3）进酸量过大

另外进酸量过大也会导致换热器出口温度降低。

3、石墨换热器温差过大

换热器内的磷酸若温度变化太大将在换热管内汽化，导致浓度变高，溶解在磷酸中的部分盐类（主要是Na、K的氟硅酸盐）的溶解度降低而析出结晶堵塞换热器;或者若换热器出口温度太高会使磷酸在换热器出口管内剧烈汽化，此汽化会导致换热管产生震动使石墨列管产生爆裂。因此对进出换热器的磷酸温升有严格要求，一般控制在2.5 ℃。

4、成品酸浓度偏低

（1）进闪蒸室磷酸温度

进闪蒸室磷酸的温度如果偏低，即使闪蒸室的真空度符合要求，进料溶液也达不到饱和状态，闪蒸就不能正常进行，产品浓度必然会降低。

（2）稀磷酸的杂质含量

若进料稀磷酸中的杂质含量过高，会直接影响磷酸的饱和蒸气压。在相同浓度下，含杂质的磷酸的沸点高于纯磷酸。因此，在稀磷酸杂质含量过高时，在操作温度、压力没有改变的情况下，成品磷酸的浓度必然会下降。

5、成品酸浑浊

实际生产过程中会遇到成品酸沉降困难，外观浑浊，不利于下游产品的生产。

6、氟硅酸产量低

氟硅酸作为浓缩的副产物，具有很高的环保和经济效益。但实际生产过程氟硅酸产量往往不高，大量的氟带入循环水系统将加快设备腐蚀，氟洗滌气液接触不良是主要原因。过程控制也影响氟硅酸产量，及时将合格的氟硅酸排放出系统有利于氟洗涤率的提高。

7、氟硅酸硅胶含量高

在磷酸浓缩过程中，氟以 SiF4和 HF 两种形式逸出其反应式如下：

3SiF4+（n+2）H2O?2H2SiF6+SiO2·nH2O（硅胶）

6HF+SiO2?H2SiF6+2H2O

当n（SiF4）：n（HF）<1：2时，不会生成硅胶。

经实际观察，将成品酸浓度提高至48%（P2O5）以上时，SiF4与 HF 的逸出比小于2，可有效减少硅胶的生成。

四、湿法磷酸浓缩装置生产过程中常见问题的处理方法

湿法磷酸浓缩生产过程中出现的问题均可以在设计过程中找出原因，下面就从工程设计的角度来提出处理方法。

1、闪蒸室真空度不够的处理方法

对于大气冷凝器进水量不足，应加大循环水量，定期检查循环水喷头;

对于循环水温过高，应定期清理凉水塔布水管，或者补入低温水置换循环水;

对于漏入空气量太大，应开展查漏堵漏工作;在系统清洗过程可选择将清洗液补满至P2O5分离器，有利于排查气相漏点。

对于真空管线堵塞或者除沫器堵塞，应定期停车检查清理气道管线和除沫器。在清理过程要将清理下的硅胶完全移除系统，避免在运行过程中造成堵塞。

2、石墨换热器出口，酸温度偏低的处理方法

对于蒸汽温度低，蒸汽流量过小，应调整脱盐水量，加大蒸汽流量。

3、石墨换热器温差过大的处理方法

主要体现在石墨列管堵塞，应停车清洗石墨换热器，清洗液的选择可选择硫酸清洗液或者氟硅酸清洗液，氟硅酸清洗液对换热器结垢的清洗效果较佳。

4、成品磷酸浓度偏低的处理方法

对于进闪蒸室酸温偏低，应提高进蒸发室酸的酸温、蒸汽温度或增大蒸汽流量。

5、成品酸浑浊的处理方法

通过实际运行观察，提高成品酸酸温，有利于减少成品酸的浑浊情况，当下游装置对成品酸酸质要求提高时，可适当减小浓缩系统负荷以提高酸温。

6、氟硅酸产量低的处理方法

以贵州某磷化工装置为例，在管道洗涤正常运行的情况下，氟吸收率可接近80%，通过强化管道洗涤能较快的提高氟硅酸产量。同时，应做好氟硅酸比重跟踪工作，强化过程管理。

7、氟硅酸硅胶含量高

在生产条件允许的情况下，适当提高成品酸的浓度（大于48%）。

五、结束语

综上所述，在湿法磷酸浓缩过程中，由于磷酸介质具有特殊性特征，所以对生产过程的工艺参数控制尤其重要，对于生产过程中出现的问题，应该先从可能影响这些参数的工艺条件进行分析，从而找到解决方法。

參考文献：

[1]张卫红，尧宗林.磷酸浓缩石墨换热器列管结垢清洗方法的探索[J].贵州化工，2010（05）：53-54.

[2]穆劲.缓释阻垢剂在磷酸浓缩中的运用[J].贵州化工，2014（04）：45-46.

（作者单位：贵州磷化集团）