曼海姆法硫酸钾生产装置技术改造总结.pdf
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1、2023 年 6 月肥料与健康43 DOI:10.3969/j.issn.2096-7047.2023.03.010曼海姆法硫酸钾生产装置技术改造总结黄 平(金正大生态工程集团股份有限公司 山东临沂 276700)摘 要:分析了 40 kt/a 曼海姆法硫酸钾生产装置的原料计量系统、反应炉系统、氯化氢吸收系统、自动控制系统等在实际运行过程出现问题的原因,并采取了相应的改造措施。改造措施实施后,提高了原料的计量精度,稳定了装置的运行,实现了装置的安全生产,取得了良好的经济效益和社会效益。关键词:硫酸钾;曼海姆法;生产装置;技术改造中图分类号:TQ443.2文献标志码:B文章编号:2096-704
2、7(2023)03-0043-04Summary of Technical Transformation of Potassium Sulfate Production Unit by Mannheim ProcessHUANG Ping(Kingenta Ecological Engineering Group Co.,Ltd.,Linyi,Shandong 276700,China)Abstract:The causes of problems in the actual operation of the 40 kt/a Mannheim process potassium sulfate
3、 production unit,including the raw material metering system,reactor system,hydrogen chloride absorption system and automatic control system,are analyzed,and corresponding modification measures are taken.After the implementation of the improvement measures,the metering accuracy of raw materials is im
4、proved,the operation of the unit is stabilized,and the safe production of the unit is realized,which achieved good economic and social benefits.Keywords:potassium sulfate;Mannheim process;production unit;technical transformation作者简介:黄平(1983),男,硕士,化工工程师,主要从事特种肥料生产工艺研究和工程项目管理; 1992 年,云南磷肥厂从日本引进了曼海姆法硫酸
5、钾生产技术,建成了我国首套曼海姆法硫酸钾生产装置1,由此拉开了曼海姆法技术和设备国产化的序幕。经过近 30 年的发展,国内企业已掌握该技术,生产设备已完全实现国产化。采用曼海姆工艺生产硫酸钾的企业较多,但各企业对该技术的掌握水平参差不齐。从生产技术角度看,很多生产企业仍然存在较多影响产品质量、产能、工艺稳定性、生产连续性、环保等方面的问题。本文就某 40 kt/a 曼海姆法硫酸钾生产装置在运行中存在的问题和解决措施进行总结。1 生产中出现的问题及解决措施 曼海姆法硫酸钾生产工艺流程见图 1。1.1 原料计量1.1.1 氯化钾料仓和计量 (1)存在问题氯化 钾 在 30 时 的 临 界 相 对
6、湿 度 为84%2。该曼海姆法硫酸钾生产装置所在地年平均温度为 2932,环境平均湿度为 71%85%,仓库中的氯化钾容易吸潮。设计中采用锥形底料仓贮存氯化钾,锥体倾斜度近 70,仍经常出现物料在料仓内起拱、搭桥的情况,导致下料不畅,操作工只能通过敲打料仓的方法予以缓解。长时间敲击料仓会破坏其表面防腐层,造成料仓表面出现锈蚀;而且多次敲击后,在料仓表面留下深浅不一的凹坑,加剧了下料不畅,形成恶性循环。设计中氯化钾采用螺旋给料机计量3,该螺44 肥料与健康第 50 卷 第 3 期图 1 曼海姆法硫酸钾生产工艺流程旋给料机无称重传感器,通过变频调速调节加料量。在设备试运行阶段,通过测定螺旋给料机在
7、不同转速下单位时间内的给料量,绘制转速与给料量的关系曲线,模拟得到经验公式。在实际生产中,根据需要的氯化钾量,通过该经验公式计算出给料机的转速,然后完成转速设定即可。但此种计量方式无法实时显示具体加料量且精度较差,一旦出现氯化钾下料不畅,进入螺旋给料机的物料量可能小于需求量,甚至出现螺旋给料机空转的情况,此时操作人员即使发现氯化钾加料量不足,也无法判断出具体偏差值,只能同时停止氯化钾和硫酸加料,待氯化钾下料不畅问题解决后重新开始向反应炉进料;如果操作人员未能及时采取措施,加入反应炉的硫酸将过量,不仅造成产品质量不合格,而且过量的硫酸容易损坏炉底,导致漏料堵塞下烟道。(2)改造措施将氯化钾料仓和
8、螺旋给料机整体更换为失重秤。失重秤由料斗、星型下料器、称重传感器、螺旋输送机、振打电机等组成,在料斗支撑点设置称重传感器,料斗通过其下部长方形出料口与螺旋输送机连接,形成一个整体,避免了堵料、架桥情况出现,解决了下料不畅的问题。称重传感器称取整个失重秤系统的质量,单位时间内系统质量的减少值即为加入反应炉的氯化钾质量,可就地或远程监视和调节,计量精度大大提高。1.1.2 硫酸计量 (1)存在问题原设计中硫酸采用玻璃转子流量计计量。玻璃转子流量计价格便宜,安装方便,但计量误差较大,流量数据无法对外传输和实时监控,且玻璃易碎,容易损坏。(2)改造措施将转子流量计更换为电动调节阀和电磁流量计,不仅提升
9、了计量精度,而且可在控制室远程设定和调节流量,还可实现与氯化钾的加料量联锁。1.2 反应炉系统1.2.1 硫酸下酸管 (1)存在问题硫酸经下酸管和分布器后进入反应炉炉床,反应炉内硫酸与氯化钾中的水分在高温下变成气体,导致下酸管腐蚀。一般下酸管使用 34 周就会严重腐蚀穿孔且难以修补,必须更换。(2)改造措施腐蚀下酸管的最大因素是高温和硫酸的强腐蚀特性。将硫酸下酸管改为夹套结构,即在酸管外面制作一个夹套,向夹套内持续通入冷空气对下酸管进行冷却,降低下酸管温度,以延缓管道腐蚀速率。改造后,夹套下酸管的使用寿命达 3 个月以上,降低了更换和维修成本。1.2.2 燃烧器 (1)存在问题设计中采用传统的
10、燃烧器4,通过手动调节天然气和空气的流量来控制燃烧室温度,具有结构简单、价格便宜的优点。但由于无流量计,操作人员只能根据燃烧室火焰颜色等大致判断天然气2023 年 6 月黄 平:曼海姆法硫酸钾生产装置技术改造总结45 与空气的配比是否合适,容易产生天然气燃烧不充分,或因空气过量带走热量后造成热损失等问题。如果燃烧器在使用中突然熄火,未燃烧的天然气将在燃烧室内聚集,浓度快速升高,甚至达到爆炸极限,此时如果燃烧器立即重新点火,就可能发生爆炸。根据操作规程,燃烧器突然熄火后应该立即关闭天然气阀门,开启引风机抽风一定时间后,再重新点火。由此可见,传统燃烧器在生产中存在安全风险。(2)改造措施将传统燃烧
11、器更换为自动控制燃烧器,实现了天然气减压、计量、点火、火焰探测的自动控制。天然气和空气流量根据燃烧室温度设定值按配比自动调节,避免了天然气燃烧不充分或空气过量造成热损失的问题。生产中如果燃烧器突然熄灭,天然气进气阀将自动关闭,并保持引风机继续运行至少 3 min,可避免燃烧器重新点火时发生爆炸事故。1.2.3 主减速机油泵 (1)存在问题主减速机是反应炉主电机的减速设备,对保证耙臂稳定运行十分重要。减速机齿轮的润滑采用安装在减速机机身上的油泵循环润滑油来实现。油泵入口设有过滤网,可滤除润滑油中的杂质。在运行过程中,因滤网堵塞、油管堵塞、油泵齿轮磨损等原因,造成润滑油流量不足甚至断流,进而导致主
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