34一、 概况l型密封圈
青海云天化国际化肥有限公司多功
能装置是2013年6月建成投产，建设主要目的为消耗尿素装置生产过程中产生的尿素粉料及高塔NPK生产中产生的废料，装置采用立体布局。多功能装置生产工艺采用料浆法生产NPK，利用含磷酸尾气洗涤液、硫酸和氨在管式反应器中反应，生成磷铵和硫铵，不足的氮、钾从干线进行添加进入系统。管式反应器中反应的介质有来自尾气洗涤的洗涤液，洗涤液主要成份是磷酸、硫酸加入尾洗预洗涤塔循环洗涤，用于吸收尾气中的氨，及回收尾气中的粉尘后，加入管反给料槽，温度在60-75℃，经由泵送入管式反应器混合器进入管式反应器，与进入管式反应器混合器中的液氨、硫酸，在管式反应器中进行反应，生成磷铵和硫铵和水的混合料浆，经过管式反应器喷头喷入造粒机料床，进行造粒生产不同养份的NPK产品。管式反应器在2018年前，使用过程中，容易出现通漏现象，使用寿命较短。 二、 管式反应参数及结构
1.原设计参数：多功能管式反应原选用为出料量：30～35t/h、混合器D N150，管段D N125，设计压力：
2.5MPa，操作压力：0.2～0.7MPa，设计温度：180℃，操作温度：130～155℃，材质为UB6/SS316。
2.优化后的参数结构：2014年后生产NPK产品，管式反应器不能满足NPK生产需要，对管式反应去进行改造，改造后的管式反应器参数：出料量：30～35t/h 、混合器DN250，管道段DN150，设计压力：2.5MPa，操作压力：0.2～0.7MPa，设计温度：250℃ ，操作温度：130～155℃，材质为20#+内衬10㎜聚四氟乙烯，喷头采用904L材质。 三、管式反应器损处理及分析
1. 管道段问题分析及解决措施
2014年多功能装置生产NPK，装置前期产能较低，管式反应器改造后，运行过程中，问题主要发生在管道段。改造后的管道段内衬聚四氟乙烯单根长度在1200㎜，对损坏的管道段内衬管进行检查，都是由于内衬在靠法兰口翻边位置，出现内衬开裂造成外部碳钢管道缺失内衬保护，造成管道泄漏，同时发现，翻边与管道金属法兰面产生间隙。分析是由于温度变化，内衬聚四氟乙
烯和钢管膨胀系数不一致，造成内衬拉
裂。为降低热膨胀对管道内衬的影响，
管道段单根长度改为500㎜，管道段内衬
聚四氟乙烯开裂损坏现象生产中未再次
发生。
2. 混合器材质了解。2017年后，装
置NPK市场销量上升，NPK装置产能逐
步增大，混合器运行时间在1个半月左
右，就会出现内衬开裂损坏，管式反应
器混合器使用中的突然损坏问题，严重
影响了装置的稳定运行。为解决管式反
应器混合器内衬开裂问题，对相同行业
及管式反应器生产厂家进行咨询了解，
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NPK管式反应器采用的都是双衬里结
构，内衬聚四氟乙烯+陶瓷，其价格较
高，结合对管式反应器混合器内衬开裂
问题分析，未立即对管式反应器混合器
进行改造。
3.管式反应器混合器检查，主要有
下列表现
（1）损坏的混合器聚四氟乙烯表面
有一层黑物质黏附，而未出现问题装
置停车检修对混合器检查，并未发现内
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衬发黑问题；（2）内衬出现裂缝，裂缝
处内衬有脱离钢壳体，并上翘。（3）混
合器出现通漏，都生在管式反应器投料
彩油泥喷浆2小时内。
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4.混合器损坏原因分析。通过对损
坏混合器的检查表现，结合设备中的反
应介质及损坏时间。逐步分析出，管式
反应器混合器内衬开裂，是属于内部温
度激烈变化引起。
管式反应器中反应的介质为洗涤
液、硫酸和氨的反应，都是放热反应，
反应会释放出大量的热量。其反应式
为：
H3PO4+NH3= NH4H2PO4+97.9kJ/mol
H3PO4+NH3= (NH4)2H2PO4+176.8kJ/
mol
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4+173.8kJ/mol
多功能装置生产中，进入管式反应
器中介质有液氨，93.3%的浓硫酸和洗涤
液，洗涤液来自管反槽，主要成份是磷
酸、硫酸加入尾洗预洗涤塔循环洗涤，
用于吸收尾气中的氨，及回收尾气中的
粉尘的混合物质，含水率在40%以上。
洗涤液的硫酸和磷酸，在洗涤时，已经
和氨进行反应。
洗涤液和液氨的反应放热，由于水
有较高的比热容，反应热量被水大量吸
收，温度上升变化，相对氨和硫酸反应
的温度变化，对管式反应器混合器的影
响小。硫酸和液氨进行反应，反应较为
剧烈，反应中产生的热量，会造成管式
反应器内部温度急剧升高，在停、进管
反介质时，若操作不当，最先进入、最
后断料的介质若是硫酸和氨、很容易引
发管式反应器因温度的急剧变化而内衬
开裂。
5.管式反应器操作频繁
管式反应器在运行过程中，内部逐
步结料，运行中根据运行压力，需对管
式反应器进行吹扫，清除结垢物。管式
反应器开停较为频繁，若操作不当，引
发管式反应器内衬损坏也较高。
四、管式反应器操作
装置停车后，在管式反应器开车
前，管式反应器通入蒸汽，对管式反应
器进行预热，避免激烈的反应放热，钢
管和内衬聚四氟乙烯温差较大，造成内
衬开裂。预热完成关闭蒸汽阀门，首先
打开洗涤管线阀门，通入洗涤液，后打
开氨管线阀门，通入液氨，最后打开硫
酸管线阀门，通入硫酸。 洗
涤液操作中必须是最先进入，最后停
料，洗涤液中的水份由于比热容较大，
可有效避免管反出现温度急剧变化引起
的损坏。
管式反应器停车，先断氨，在断硫
酸、断洗涤液。避免了管式反应器停车
过程中造成的超温问题。
操作上严格按照该操作流程进行操
作后，避免操作引起的温度急剧变化问
题，严格按此操作流程操作，管式反应
器混合器，在2018年后，未再发内衬聚
四氟乙烯开裂泄漏现象，管式反应器损
坏问题得到解决。
五、 结论
对管式反应器工艺操作流程的严格
控制，合理进、停物料，可避免管式反
应器内化学反应剧烈，造成的管式反应
器内衬聚四氟乙烯由于温度急剧变化，
造成的内衬聚四氟乙烯开裂问题。通过
实际生产运行，管式反应器使用内衬聚
电磁阀总成
四氟乙烯，是可以满足现有工艺生产操
作，装置长期稳定运行的。
参考文献：
[1] 江善襄，磷酸、磷肥和复混肥料，化学工业
出版社，2006.9.
管式反应器的应用
李 琢 青海云天化国际化肥有限公司
【摘 要】多功能装置管式反应器采用碳钢，内衬聚四氟乙烯，使用过程发生内衬聚四氟乙烯开裂，管式反应器损坏泄漏。通过操作管理控制，避免了管式反应器内衬的开裂。
【关键词】操作；管式反应器；聚四氟乙烯；温度
