Файл: Попов, Н. П. Выпарные аппараты в производстве минеральных удобрений [учебное пособие].pdf

Исходная кислота поступает на верхнюю тарелку 6 барботажной камеры, где она подогревается и подупаривается за счет тепла отходящих по каналу 7 топочных газов, и собирается на дне барбо­ тажиой камеры. Далее через специальный патрубок-гидрозатвор 3 она поступает в распределительное устройство 8 радиационной ка­ меры, оттуда перетекает по стенке в виде тонкого слоя жидкости, интенсивно выпаривается до требуемой концентрации и далее через штуцер поступает в сборник упаренной кислоты.

Топочные газы, охладившись в радиационной камере 2, поступают в барботажную камеру и далее в узел абсорбции.

Аппараты, работающие по этому принципу, имеют следующиепреимущества по сравнению с концентраторами с погружными го­ релками.

1.Уменьшается количество тумана Р 20 5 благодаря равномерной тепловой нагрузке на зеркало испарения и радиационному способу передачи тепла.

2.Сокращается продолжительность пребывания кислоты (сте­ кающей в виде пленки) в концентраторе, в /результате чего улуч­ шается ее качество.

3.Аппараты компактные, отсутствуют барботажные трубы.

4.Радиационный обогрев кислоты проводят с избытком воздуха

1,05, что уменьшает расход тепла и электроэнергии на отсос газов.

Разработан способ получения полифосфорной кислоты в кон­ центраторе типа вертикальной пневмотрубы. Фосфорная кислота поступает в пневмотрубу, распыливается и концентрируется топоч­ ными газами, нагретыми до 800—1000 °С, а далее в виде мелких капель уносится газовым потоком в циклон, где капли отделяются от газовой фазы. Скорость кислоты в пневмотрубе 20—40 м/с.

Благодаря высокой скорости газа и большой поверхности обра­ зующихся мелких капель фосфорной кислоты процесс концентри­ рования протекает весьма интенсивно и без значительного образова­ ния тумана фосфорной кислоты. Продолжительность пребывания кислоты в аппарате определяется дЬлями секунды, что позволяет устранить образование в ней нерастворимых полифосфатов.

Концентраторы типа пневмотрубы весьма перспективны для получения полифосфорной кислоты. Они конструктивно просты,, характеризуются высокими технико-экономическими показате­ лями.

В течение последних десяти лет за рубежом усиленно иссле­ довали процесс получения полифосфорной кислоты и создали не­ обходимую для этого аппаратуру.

На рис. 25 приведена схема действующей в США промышленной установки полифосфорной кислоты фирмы «Нордак». Фосфорная кислота (50—54% Р20 5) концентрируется до полифосфорной (70— 76% Р20 6) в концентраторе с погружными горелками производитель­ ностью 180 т Р 20 6 в сутки (4,0—4,3 т испаренной воды в час).

Топочные газы под давлением барботируют через слой кислоты,, находящейся в концентраторе 3. Концентратор и газоход от него-

591

футерованы угольными блоками, барботажная труба изготовлена из специального сплава; температура полифосфорной кислоты в кон­ центраторе и температура отходящей парогазовой смеси одинаковы

(350 °С).

Парогазовая смесь из концентратора проходит в газоходе через специальные пластины, орошаемые исходной фосфорной кислотой,

азатем очищается в узле абсорбции от тумана фосфорной кислоты

ифтористых соединений. Туман фосфорной кислоты улавливается

Рис. 25. Промышленная установка фирмы «Нордак» (Англия) для концентри­ рования фосфорной кислоты до полифосфорной:

1 — напорный бак исходной кислоты; 2 — погружная горелка; з — концентратор; 4 — скруббер; 5 — циклон; в — три ступени оросительного холодильника; 7 — фильтр для фтористых соединений; 8 — выхлопная труба; 9 — сливной бак; 10 — сборник охлажда­ ющей жидкости; 11 — циркуляционный насос; 12 — сборник-холодильник полифосфорной кислоты; 13 — рециркуляционный сборник.

в скруббере 4 с циклоном 5, орошаемым фосфорной кислотой. Избы­ ток кислоты возвращается на завод или же подается в концентратор. Далее отходящие газы проходят конденсационную систему 6, где охлаждаются до 30 °С, и фильтр 7 со специальной тканью. Полу­ ченный придшистке отходящих газов слабый раствор кремнефтори­ стоводородной кислоты можно нейтрализовать содой, а образовав­ шийся при этом осадок отфильтровать. Расход тепла на 1 кг испа­ ренной воды составляет 1240 ккал. На 1 т испаренной воды расхо­

нерастворимого осадка при 60%-ной конверсии в неортоформу. Потери Р 20 5 в установке составляют 0,5% от содержания Р20 5 в

6 0

2. УСТАНОВКИ ДЛЯ ВЫПАРИВАНИЯ ПУЛЬП МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

Выпаривание пульп аммофоса, сульфоаммофоса, нитрофоса и нитроаммофоса

На рис. 26 представлена схема опытной установки с выпарным аппаратом с принудительной циркуляцией для выпаривания пульпы аммофоса из фосфоритов Каратау.

Рис. 26. Опытная выпарная установка:

1 — центробежные насосы; 2 — бак упаренной пульпы; 3 — бак исходной пульпы; 4 — сепаратор; 5 — подъемная труба; в — греющая камера; 7 — цирку­ ляционный насос; S — циркуляционная труба; 9 — мерник конденсата греющего пара; 10 — барометрический конденсатор; 11 — вакуум-насос.

Отличительной особенностью выпарного аппарата является нали­ чие подъемной трубы 5 над выносной греющей камерой, обеспечива­ ющей парообразование вне трубок греющей камеры. Вынос зоны кипения за пределы греющей камеры — эффективный способ преду­ преждения инкрустации поверхности нагрева.

Выносная греющая камера 6 представляет собой обычный кожу­ хотрубный теплообменник с шестью трубками диаметром 38 X 3 мм и длиной 5 м (поверхность теплообмена 3,3 м2). Высота подъемной трубы 2,5 м. Для обеспечения циркуляции пульпы в аппарате ис­ пользован насос типа 21/ 2Нф. Все узлы выпарного аппарата, кроме циркуляционного насоса, выполненного из углеродистой стали и чугуна, изготовлены из стали Х18Н10Т.

61

Выпарной аппарат обогревается насыщенным паром под давле­ нием рабс = 1,2-^-3 ат. Давление в каждом опыте поддерживалосьпостоянным и контролировалось с помощью манометра.

Влагосъем и коэффициенты теплопередачи определяли по коли­ честву конденсата греющего пара, поступающего в мерный бачок.

Опыты проведены при атмосферном давлении и под вакуумом. Ниже представлены показатели работы установки:

При атмосферном давлении выпарной аппарат испытывался в те­ чение 336 ч и под вакуумом — 90 ч.

После непрерывной работы при атмосферном давлении в течение 133 и 203 ч аппарат вскрывался для внутреннего осмотра. В первом случае поверхность греющих трубок была совершенно свободна от накипи, во втором — верхняя часть трубок оказалась покрытой тонким налетом, который, однако, не вызывал существенного изме­ нения коэффициента теплопередачи и производительности аппарата.

При выпаривании под вакуумом аппарат разбирали и осматри­ вали после 30 и 60 ч непрерывной работы. И в этом случае поверх­ ность греющих трубок была свободна от накипи.

При упаривании пульпы до влажности 18—19% ретроградация усвояемой и водорастворимой форм Р 20 5 не наступает.

Установлено, что при температуре кипения 80—90 °С (вакуум) пульпа влажностью 28—30% текуча и транспортабельна; при влаж­ ности 18—20% упарку пульпы производить трудно ввиду значитель­ ного увеличения ее вязкости.

В табл. 2 представлены данные, характеризующие зависимость температуры кипения и плотности от влажности пульпы.

Коэффициенты теплопередачи, полученные в ходе опытов, при­ ведены на рис. 27.

Для определения потерь аммиака в процессе упаривания прово­ дили опыты с аммофосной пульпой (pH 5—5,3) из апатита на выпар­ ном аппарате с естественной циркуляцией (выносная поверхность нагрева 0,32 м8). Упаривали ее при атмосферном давлении в сепара­ торе с 50—60 до 24—40% влажности. Давление греющего пара (абсо­ лютное) составляло 3—5 ат, температура кипения пульпы Ю З -

62

108 °С. Потери аммиака при упаривании до влажности 25—305 не превышали 1% от введенного количества. Опыты показали, что можно выпаривать пульпу аммофоса в выпарных аппаратах с естест­ венной циркуляцией, однако из-за конструктивного несовершенства установки получены сравнительно низкие коэффициенты теплопере­ дачи (350—550 ккал/м2-ч-°С) и съемы воды (15—25 кг/ч) с 1 м2

чения аммофоса с упаркой аммонизированной пульпы до влажности

и сокращаются затраты на ремонт оборудования.

Вот что показал расчет экономической эффективности введения предварительной упарки пульпы перед распылительными сушилками

ч

63-