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摘要：介绍了曼海姆法硫酸钾生产装置的缺陷。反应炉搅拌系统的搅拌速度不能根据原料特性调节，反应炉尾氯化氢排气箱与石墨交换热器之间的管道容易堵塞，硫酸盐下料管的使用寿命较短，传感器损坏氯化钾测量皮带容易受到泄漏的氯化氢气体的腐蚀，为了解决除尘器位置不合理、反应炉主减速电动机和变频器等措施，采用旋风分离器，采用冷夹套管等措施。
关键词：曼海姆法；旋风分离器；硫酸钾；硫酸钾生产装置
我国是一个幅员辽阔的国家，作物品种繁多，土壤需求各异。作物生长需要16种营养元素。钾是作物的第三个营养元素我国对钾肥的总需求约为40万吨。目前，钾肥产量约为100万吨，主要是氯化钾，适合大多数农业用途。但是，近年来，随着农业经济的发展，产品结构发生了调整和变化。逐步淘汰投入密集、产量低的产品，种植经济上有利可图的作物。硫酸钾主要用于经济作物，特别适合于烟草、柑橘、茶、亚麻、蔬菜、油菜籽、豆类等非大气经济作物。目前硫酸钾的生产远远不能满足无氯经济作物的发展需要。曼海姆法是农业生产硫酸钾的主要方法SOP直接产生于反反应炉500-600℃的高温反应MOPp及其SA释放氯化氢（HCl），冷却SOP，将其粉碎，添加石粉制成成品。冷却、净化和吸水后，得到工业盐酸的31.0%。除了技术成熟、能源消耗低和产品质量好之外，曼海姆法方法还可以作为副产品获得工业盐酸。优化了工艺和设备配置，以进一步改善曼海姆进程的设备布置运行。
一、反应炉搅拌推料系统的优化
曼海姆反应炉的推料系统主要由发动机、减速器、主轴、耙臂组成（见图1）。最初设计用于使用皮带轮、减速器、齿轮等控制1.1r/min的啮合速度。一旦确定了整个搅拌推进系统的搅拌速度比，反应炉的搅拌速度就固定了。一方面，耙臂带动耙齿，增加材料接触面积，加快传热速度，促进快速有效的反应；另一方面，由于耙齿的螺旋，主轴带耙臂及耙齿将反应材料从反应堆中心推进到进料口。总响应时间为4.0-4.5小时。
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图1曼海姆反应炉传动示意
原料粒度、配比、反应温度、压力、搅拌速度、停留时间等会影响化学反应。如果选择固定速度比，则不能调整推料系统的速度，即控制推料速度和停留时间。当原料粒度发生变化时，操作员无法根据原料特性选择适当的停留时间。原料直径越大，其向MOP粒子扩散的时间越大，反应时间越长或反应炉反应时间越长。如果停留时间是固定的，操作员只能通过调节温度、减轻负载或增加操作人员的操作量来获得合格产品。此外，司炉工还应定期清洁滚齿等部件，并在发生打疤时临时关闭主发动机，以保护反应炉和操作人员免受打疤时有效的耙臂与打疤之间的碰撞。但是，反应炉可能会因物料长停机而变硬结块，为此，启动采用变频电机增加变频器，始终采用皮带轮、减速器和大齿轮进行控制操作人员可以根据原材料和温度特性，通过增加或减少变频器频率来控制推力系统转速1.0至1.2 r/min，从而改变材料在反应炉中的停留时间，从而获得最佳反应效果。变频器添加完毕后，通过降低换档频率和转臂转速而无需停止主电机，从而增加耙臂增加打疤时间。在项目实施后的13个月中，产品合规率从89%提高到95%，大大降低了司炉工的劳动强度，提高了反应炉的运行能力。
二.HCl气体出口增加旋风分离器
曼海姆法产生的HCl气体从反反应炉后面的卤化氢槽通过管道连接到石墨换热器，并将HCl气体引入风吸收系统。尽管HCl气体出口盒可以起到一定的沉降作用，但反应室和石墨换热器装置之间反应室的部分粉尘。随着运行时间的增加，管道内粉尘可能堵塞管道，增加排气风扇的负荷，从而损害反应炉的负压，导致打疤时HCl气体泄漏。为避免堵塞，司炉应定期清洗管道的这一部分。反应炉与石墨换热器之间增加了旋风分离器，因为这部分管道温度高，很难清理。司炉只需定期打开旋风分离器排放阀，随时清洗管的这一部分，从而减轻加司炉的工作负荷，同时保持系统尾气风机的稳定运行，减少反应炉的HCl气体泄漏。
三、硫酸下料管增设夹套管
SA是反应器顶部的原料，通过插入炉内的硫酸排放管进入炉内的硫酸分配器，然后通过硫酸分配器。硫酸分配器将硫酸输送到固定位置并与MOP混合。反应室的平均温度为550℃。SA进入高温炉。由于温度差异很大，下料管的使用寿命大大缩短，平均每40天更换一次。为了延长下料管的寿命，原来的单管改为带夹套管。来自鼓风机的空气用作冷却介质，冷却硫酸下料管。下料管进入反应炉的SA温度控制在150℃左右，大大降低了低温硫酸下料管的SA腐蚀率。硫酸下料管的使用寿命在带夹套改变后延长到8个月，从而降低了设备的运行成本。
四、MOP计量的优化
准确控制添加MOP可以提高产品质量和反应炉的运行能力。采用皮带计量秤装置有助于精确控制添加的MOP，并提高反应炉的运行能力。但是，由于打疤或运转不良，炉区HCl气体泄漏，酸性气体可能腐蚀皮带秤传感器，数据往往不准确，导致产品质量不稳定；一段时间后必须调整甚至更换皮带秤。为了解决这些问题，对原来的设计进行了修改，最初设计的中心舱和皮带平秤位于反应炉的正上方。该区域酸性气体含量高，气体泄漏的可能性高，容易导致皮带平秤中敏感成分的腐蚀。将MOP移至反应炉一侧，并将存料仓和腐蚀性气体的皮带秤移开。添加隔板可有效减少酸性气体对皮带秤敏感元件的腐蚀。该实用可以长期正常运行，大大延长了皮带秤的寿命，并充分解决了皮带秤的高故障率问题。经过13个月的使用后，重力传感器没有腐蚀，大大节省了项目运行费用，提高了硫酸钾生产设施的稳定性。
五、除尘系统的优化
硫酸钾的生产不可避免地产生粉尘。为了有效降低粉尘含量和粉尘污染，本工程设置了两个反吹袋除尘器，对提机、振动筛和研磨机进行除尘。两台除尘装置在二楼，除尘装置出口的粉尘质量浓度低于100mg/m3。除尘器收集的灰尘通过星形卸料阀返回传送带，然后通过斗提机和振动筛子进入成品仓库。由于硫酸钾颗粒体积小，粘度大，容易造成堵塞，因此有必要定期清洁和维护遛管。除尘器收集的粉尘通过垂直遛管直接输送到成品仓库，从而避免了除尘器出口管堵塞，提高了成品仓库的质量，避免了二次粉尘，减轻了斗提机和振动筛子的负荷调整除尘器位置后，在实际操作过程中未发现排气管堵塞，除尘器附近空气中粉尘量大大减少，优化了操作环境。
在曼海姆反应炉主减速发动机上安装了一个变频器，从而控制了反应材料的寿命，大大改善了反应堆的运行情况，并将产品合规率从89%提高到95%。添加冷扣件延长硫酸降管寿命，减少反应炉停机次数，下料管更换时间从40天增加到8个月。加上旋风分离器，解决了HCl出口管道堵塞和清洁的问题。通过调整料仓的位置，解决了皮带秤寿命短而不稳定的问题。调整洗涤器位置，解决了洗涤器灰口易堵塞的问题，有效降低了洗涤器附近空气中的粉尘量。
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