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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2024

Просмотров: 61

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

при производстве аммофоса на Джамбульском суперфосфатном заводе. Если вести выпаривание в однокорпусном выпарном аппа­ рате и в качестве теплоносителя использовать дешевый отбросный

 

3

 

пар

 

энерготехнологических

 

 

установок

 

цеха

кормовых

 

я

 

обесфторенных

фосфатов,

то

 

а

 

 

сО

при

 

производительности

 

3

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

120 тыс. т готового продукта

сб

 

 

в год годовая экономия толь­

В

-•Я

ко

по

топливу,

 

энергетиче­

Я

 

О

Sfc

ским

затратам

 

и

затратам

И

 

В

на

ремонт

составит

300—

М g£

>> §.

370

тыс.

руб.

 

(стоимость

ж

а 1

 

«б .

строительства выпарной уста­

5

C3N

W о •-

новки

100—150

тыс. руб.).

6

«е

н

I

8

В

промышленном

мас­

а

 

х

И

 

 

штабе освоены многокорпус­

W я«

ные установки

для выпари­

еб

В я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

В о

вания пульп сульфоаммофоса

О

>> ^2

и нитрофоса.

 

 

 

 

 

Э

 

я

 

 

 

 

 

Гн в

Р.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л „

При влажности 20—25%

0

«

ft

й

§1

и температуре

 

ниже

70 °С

1

ва

пульпы

сульфоаммофоса

и

ft

ал

Н

еб О

нитрофоса

становятся

гус­

«

В ,

>•I

и

 

еп

тыми

и

малоподвижными,

Сб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^

S..

склонны

к

кристаллизации

о

и S*

в

ftg

и

забивке

трубопроводов.

 

О £

 

VO

rt

 

о 2

При

влажности

40—50%

 

 

 

и

обычной

 

температуре

Сб 3 s

(20—30 °С)

они

подвижны.

В связи

с

этим

выпаривать

В

R X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К

Bsr

пульпу можно только в про-

g

5

 

s

тивоточных многокорпусных

0

«&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з

в 5

установках, где по мере

s

 

°

о

 

уменьшения влажности пуль­

ft

gs

пы от корпуса к корпусу

н

s'0

00

 

 

повышается температура ки­

 

 

пения.

 

 

 

 

 

 

 

<N Фу

 

 

 

 

 

 

 

a

з a

 

На рис. 28 показана прин­

*6ft

 

ft

о rt

ципиальная схема

противо-

 

ю a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о к

точной трехкорпусной

уста­

 

ftrt

 

 

 

новки

для

выпаривания

 

 

 

пульпы

сульфоаммофоса

от

 

 

 

78

до 20—25%

влажности.

 

 

 

В

состав

установки

входят

три выпарных аппарата 4 и доупариватель 3. Исходная пульпа по­ дается в третий корпус. Последовательно упариваясь, она прохо­ дит через все корпуса и наконец поступает в доупариватель, где доводится до влажности 20%. Доупариватель и первый корпус

64


работают под избыточным давлением, второй и третий корпуса — под вакуумом.

Пар с ТЭЦ давлением 5—6 ат поступает в греющие камеры доупаривателя и первого корпуса. Образующийся в этих аппаратах вто­ ричный пар вместе с паром от самоиспарения конденсата поступает в греющую камеру второго корпуса. Вторичный пар из второго кор­ пуса с паром от самоиспарения конденсата направляется в греющую камеру третьего корпуса. Из треть­ его корпуса вторичный пар отво­ дится и конденсируется в баромет­ рическом конденсаторе 5.

Вакуум в установке создается вакуум-насосом 7 марки ВВН-12. Предусмотрен вариант использо­ вания тепла конденсата, отводимого

сустановки, для предваритель­

ного

подогрева

исходной

пульпы

 

 

 

(на рисунке не показано). Чистый

 

 

 

конденсат

откачивается

на

ТЭЦ,

 

 

 

а

загрязненный

направляется

 

 

 

на технологические нужды произ­

 

 

 

водства.

 

 

 

 

 

 

 

 

В состав освоенных промыш­

 

 

 

ленных установок входят три или

 

 

 

четыре выпарных аппарата с при­

 

 

 

нудительной циркуляцией и доупа-

 

 

 

риватели,

изготовленные

из

стали

 

 

 

1Х18Н10Т. Выпарные

аппараты

 

 

 

ц доупариватели (рис. 29) обору­

 

 

 

дованы циркуляционными

насосами

 

 

 

типа 18Прц и кожухотрубчатыми

 

 

 

греющими камерами (трубки диа­

Рис. 29. Выпарной аппарат:

метром

38 X 2

мм

и

 

длиной

1 — сепаратор;

2 — подъемная труба:

6000

мм).

 

 

 

 

 

3 — греющая

камера;

4 — нижняя

 

 

 

пульпы

растворная камера; 5 — циркуляцион­

Скорость циркуляции

ный насос; 6 — колено;

7 — цирку­

в трубках греющих камер выпар­

ляционная труба.

ных аппаратов 2,3—2,5, а в доупа-

 

 

 

ривателях 3 м/с.

Зона кипения вынесена из греющих камер в се­

параторы.

 

 

 

 

 

 

'

 

Чтобы обеспечить наиболее надежную работу насосов, преду­ смотрена подача на сальники холодной воды под давлением боль­ шим, чем в работающем насосе.

Выпарные установки останавливают на профилактический осмотр и ремонт через 20—30 суток непрерывной работы. Промывают их 10—15%-ным раствором азотной кислоты.

Многокорпусные установки, автоматизированы, предусмотрены дистанционный контроль и регистрация основных параметров процесса выпаривания.

5 Н. П. Попов

65


Ниже приводятся средние показатели работы выпарных установок:

Производительность, т/ч

по

исходной пульпе . . .

по

выпаренной воде . . .

Влажность пульпы, %

 

исходной .............................

 

упаренной .........................

 

Расход, т/ч

. . .

Дара на установку

воды на барометрический

к он ден сатор .....................

Температура кипения пульпы по

корпусам, °С

первый .................................

второй . . . . . . . . .

тр ети й ................................. ....

ч етв ер ты й .............................

доупариватель.....................

Давление пара (абсолютное) в

греющих камерах по корпу­

сам, ат

первый .................................

второй . . . .....................

третий ......................................

четвертый ..............................

доупариватель.....................

Давление пара (абсолютное) в

сепараторах по корпусам, ат

первый .................................

второй .................................

тр е т и й .....................................

четв ер ты й .............................

доупариватель.....................

Коэффициенты теплопередачи по

корпусам, ккал/(м2 -ч-°С)

первый .................................

второй . . . ^ .................

тр е т и й .....................................

четв ер ты й .............................

доупариватель.....................

Общая поверхность теплообме­ на, м2 . . . .........................

Поверхность греющих камер по

корпусам,

м2 .........................

 

первый

.................................. . .........................

второй

третий

. . Г ......................

четвертый . . . . . . . .

доупариватель . . . . . .

Мощность установленных

элек-

' тродвигателей, к В т .................

 

Производство сульфоаммофоса

I II

установка установка

3 6 -4 5

37

27—34

2 5 -2 6

8 0 -8

5

78—80

2 2 -2

6

2 2 -2 7

1 1 -1 4

13 -15,8

220-280

118-128

110—112

9 3 -9

5

98—100

6 9 -7

5

7 4 -7 6

125-133

112-114

3 ,9 -4 ,6

1,9

1 ,4 -1

,5

1,0

0 ,6 -0

,7

. 0,7

О 1C 1 1 CD

3

1 ,4 -1 ,5

1 ,1 -1 ,2

0,6— 0,7

0,8

0,2— 0,3

СО О 1 сч о

1 ,4 -1

,5

0,8

900—1100 900-1000

1400—1600

1100— 1200

1700— 1800

1400— 1600

500—600

700—800

640

 

700

160

 

190

160

 

190

160

 

190

160

 

190

160

 

130

500

 

600

Производство нитрофоса

I II

установка установка

25

58

18

35—40 *

75

6 5 -7 4

1 0 -1 5

1 0 -1 4

6 - 7

1 2 -15

160

_

140— 145

153-158

110— 115

122-127

102— 104

106-108

62— 67

78

140— 145

153— 158

6

6

2,2

3,5

1

2,0

0,5

0,7

6

6

2—2,2

3,5

1,0

2,0

0,5

0,7

0,2

0,2

1,2

1,2

1000— 1100

1000—1100

1200— 1300

1200-1300

1300— 1400

1300—1400

1400— 1500

1400—1500

700—800

700 -800

740

1750

160

350

160

350

160

350

160

350

160

350

100

350

585

 

* Такая производительность не является оптимальной. Она получена при темпера­ туре 153-158 °С, превышающей проектную (140-145 °С), а это приводит к частичной потере в нитрофосе Р206уСв. Во избежание ретроградации Р20 6 необходимо снизить тем­

пературу упариваемого раствора в первом корпусе и доуларивателе [до 145 °С, но тогда производительность установки снизится.

66


Проведены промышленные испытания оборудования для полу­ чения гранулированного аммофоса по схеме с упаркой аммонизиро­ ванной пульпы в многокорпусной установке и дальнейшей грануля­ цией и сушкой продукта в барабанном грануляторе-сушилке (БГС).

Для получения аммофоса использовали экстракционную фосфор­ ную кислоту из апатитового концентрата плотностью 1,18 г/сма следующего состава (%): Р 20 5 18; S03 2,8; F 0,98.

Пониженное содержание Р 20 5 в кислоте объясняется условиями дозирования апатитового концентрата в экстрактор в виде суспензии с соотношением жидкой и твердой фаз, равным 1. Кроме того, из-за отсутствия точного дозирования суспензии апатита в экстрактор не представлялось возможным поддерживать в экстракционной фосфор­ ной кислоте необходимое весовое соотношение S03 и Р20 5, равное примерно 0,09. Содержание иона S03 в кислоте было несколько завышено.

На рис. 30 представлена принципиальная схема производства аммофоса.

Экстракционная фосфорная кислота поступает в три последова­ тельно соединенных аммонизатора 1, где нейтрализуется газообраз­ ным аммиаком до значения pH 5—5,5; пульпа за счет тепла реакции разогревается до 100—105 °С.

Ниже приводятся средние технологические показатели процесса нейтрализации:

 

 

I

Нейтрализа1ор

pH

.............

И

III

2,5

3,8

5,2

Температура, С

65

95

105

Затем аммонизированную пульпу подают на противоточнун> многокорпусную установку.

1 В состав установки входят три выпарных аппарата 8 и доупариватель из стали Х18Н10Т, выполненные конструктивно одинаково и оборудованные циркуляционными насосами 3 типа 18Прц (ско­ рость циркуляции пульпы в трубках греющих камер 2,5—3 м/с), и кожухотрубными греющими камерами. Поверхность теплообмена выпарных аппаратов 190 м2, доупаривателя — 130 м2. Зона кипения

ваппаратах вынесена из греющих камер в сепараторы. Аммонизированную пульпу подают в третий корпус, затем она

последовательно проходит все корпуса и наконец поступает в доупариватель, где ее влажность доводится до 20%. Первый корпус рабо­ тает под избыточным давлением 1—2,5 ат, второй и третий корпуса* а также доупариватель — под разрежением 0,8; 0,26; 0,8 ат соответ­ ственно.

Температура кипения аммонизированной пульпы в доупаривателе и первом корпусе 112, втором — 100, в третьем — 75 °CL Пар с ТЭЦ давлением 2—3 ат поступает в греющие камеры

доупаривателя и первого корпуса.

Образующийся

в

первом:

корпусе вторичный

пар

поступает

в греющую

камеру

вто­

рого корпуса, а

вторичный пар

из доупаривателя

и

вто­

рого корпуса — в греющую

камеру третьего корпуса. Из третьего

5*

 

 

 

 

 

6?


Рис. 30. Схема производства аммофоса:

1 — аммонизаторы; 2 — промежуточная емкость; з — перекачивающие насосы;

4 — поверхностный

барометрический конденсатор; 5 — сепа­

ратор; 6 — вакуум-насос; 7 — барометрическая емкость; 8 —•выпарные аппараты;

9 — доупариватель; 10 — емкость

упаренной

пульпы;

1 1 — грохот;

12 — валковая

дробилка; 13 — транспортеры;

14 — элеватор;

15 — молотковая

дробилка;

16 — дутьевые вентиляторы;

17 — топка;

18 — барабанный

гранулятор-сушилка (БГС); 19 — барабанный

холодильник; 20 — вентиляторы; 21 — погружные

насосы;

22, 26 — турбулентные промыватели; 23, 30 — центробежные

брызгоуловители; 24,

27 — циркуляционные

баки; 25,

28, 29 — сборники;

 

 

31 — газоход: 32 — выхлопная труба.

 

 

 

 

корпуса вторичный пар отводится и конденсируется в поверхностном барометрическом конденсаторе 4.

Влажность упаренной пульпы изменяется в пределах 18—30%, при этом пульпа подвижна и без затруднений перекачивается насо­ сами.

После упаривания пульпу собирают в емкость 10 и далее напра­ вляют в пневматическую форсунку барабанного гранулятора-су­ шилки 18 (БГС) диаметром 3,5 и длиной 16 м (скорость вращения барабана 4 об/мин, угол наклона 3°).

Вакуум в установке создается вакуум-насосом 6 марки ВВН-12. Чистый конденсат откачивается на ТЭЦ, а конденсат из третьего корпуса поступает на орошение узла абсорбции газов, отходящих из гранулятора-сушилки 18.

Аппарат БГС имеет винтовую насадку в зоне загрузки, а на остальной длине — подъемо-лопастную с обратным шнеком. При вращении барабана ретур, находящийся на лопатках, ссыпается, образуя завесу, на которую напыляется пульпа. При этом продукт укрупняется, приобретая сферическую форму, гранулы окатыва­ ются, уплотняются и сушатся. Сушку пульпы осуществляют топоч­ ными газами с температурой 550—600 °С. Температура отходящих газов 80, продукта на выходе из БГС — 70 °С, влажность 0,3— 0,5%. Средний влагосъем БГС составлял 20 кг/(м3-ч). Высушенный продукт из БГС поступает на охлаждение, рассев и затаривание. Гранулы мельче 1 мм и крупная фракция + 4 мм после дробления поступают в БГС в качестве ретура. Отходящие из БГС и барабан­ ного холодильника газы подают на мокрую очистку в турбулентные промыватели, орошаемые аммофосной пульпой. Увеличение влаж­ ности пульпы от 20 до 30% вызывало снижение производительности БГС с 13,5 до 9,5 т готового продукта в час. Гранулометрический состав аммофоса после аппарата БГС приведен ниже:

Размер гранул, мм ..........................................

+ 4

+ 3

+ 1

— 1

 

Содержание, % ..................................................

4

7

75

19

 

Гранулы аммофоса имеют сферическую форму и хорошо окатан­

ную поверхность. Выход товарной фракции -j-1 —3,2

мм составил

70—75%.

Полученный продукт

соответствовал

требованиям

МРТУ 6-08-58—67 на аммофос и

содержал

(%):

Р 20 6усв

49,5;

Р 20 5вОД 47;

N12; Н аО 0,5.

сокового

пара

составляла

1%

Потеря

аммиака с конденсатом

от введенного в процесс; количество выделенного фтора 0,33%. Ниже приведены средние показатели работы установки:

Производительность, т/ч

 

 

по исходной пульпе .............................................

 

45

по выпаренной воде .............................

'

25

Влажность пульпы, %

64

исходной . .........................

. . . . .

упаренной ......................................................

20

69