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

Процесс выпаривания широко применяется в производстве нитро­ аммофоски (рис. 31).

Рис. 31. Схема производства нитроаммофоски из расплава:

1, 5 , 11 — напорные баки;- 2, 12 — смесители; 3, 10 — промежуточные емкости; 4 — насосы; в —аммонизатор; 7 — сборник; 8 — выпарной аппарат; 9 — барометрический конденсатор; 13 — гранулятор; 14 — грануляционная башня; 15 — охлаждающий барабан; 16 — элеватор; 17 — грохот; 18 — дро­ билка; 19 — барабан для кондиционирования.

Смесь 47%-ной азотной и 54%-ной фосфорной кислоты нейтрали­ зуют газообразным аммиаком в аммонизаторе 6. Отсюда пульпа (плотность 1,55 г/см3) при температуре 119 °С поступает на упари­ вание в однокорпусный выпарной аппарат 8 с выносной греющей камерой и естественной циркуляцией. Трубчатка выпарного аппа­ рата, работающего под вакуумом (0,7 ат), обогревается насыщенным паром 12—15 ат; температура плава в выпарном аппарате 170 °С. При этом соли находятся в растворенном виде и твердая фаза не вы­ падает.

Производительность выпарного аппарата с поверхностью нагрева 150 м2 составляет 11 т плава в час (или 7 т выпариваемой воды в час). С 1 м2 греющей поверхности за час выпаривается до 47 кг воды. Упаривание ведут до содержания воды в плаве не более 2,5%. Ниже приведен состав (в %) раствора до и после упаривания при работе на термической фосфорной кислоте:

Полученный плав после смешения с хлористым калием, пройдя грануляцию, охлаждение и кондиционирование, поступает на склад.

70

К настоящему времени накоплен значительный опыт в области упаривания нитратно-фосфатных растворов, содержащих окись каль­ ция СаО до 20 г/л. При такой концентрации СаО выпарная установка может работать в течение месяца без остановки на промывку. Увели­ чение количества СаО приводит к сокращению срока работы выпар­ ных аппаратов вследствие интенсивной инкрустации на греющих поверхностях. При содержании СаО 50 г/л и более процесс выпарки

10

Рис. 32. Полузаводская установка для выпаривания пульп аммофоса:

1 — хранилище исходной кислоты; 2 — центробежные насосы; з — напор­ ный бачок; 4 —аммонизаторы; 5 — топка; в — барботажная труба; 7 — регу­ лятор уровня; 8 — выпарной аппарат; 9 — брызгоуловитель; 10 — сборники упаренной пульпы; 11 — полый скруббер; 12 — циркуляционный сборник; 13 — циркуляционный насос; 14 — вентилятор.

практически невозможен. В ряде случаев при высокой стоимости пара и наличии дешевого топлива или отбросных высокотемператур­ ных газов выпаривание пульп минеральных удобрений целесооб­ разно проводить в контактных аппаратах. „

. Проведены испытания контактных выпарных аппаратов на пуль­ пах сульфоаммофоса, нитрофоса и слабокислых растворах со значи­ тельным содержанием гипса, выпаривание которых к тому же чрез­ вычайно затруднено в обычных трубчатых аппаратах. Ниже приве­ дены результаты этих испытаний.

На рис. 32 представлена схема полузаводской установки для выпаривания пульпы сульфоаммофоса в аппарате с выносной по­ гружной горелкой.

71

Исходная фосфорная кислота после нейтрализации газообразным аммиаком в_ двух последовательно соединенных аппаратах 4 посту­ пает в выпарной аппарат 8. Аппарат имеет прямоугольную форму, конусное днище и внутри футерован кислотоупорным кирпичом. Общий объем выпарного аппарата — 4 м3, рабочий — 2,3 м3. Гре­ ющим агентом служат топочные газы, полученные при сжигании природного газа в топке 5 (расположена в верхней части аппарата). Топочные газы с температурой 800—900 °С через барботажную трубу 6, опущенную под уровень пульпы, поступают в выпарной аппарат. Парогазовая смесь с температурой 80—90 °С через брызгоуловитель 9 отводится в орошаемый водой полый скруббер 11 и далее вентилятором 14 выбрасывается в атмосферу. Упаренная пульпа через регулятор уровня 7 самотеком вытекает в баки 10,

аоттуда центробежным насосом перекачивается на грануляцию. Ниже приведены показатели работы выпарного аппарата:

Результаты анализов отходящих газов из выпарного аппарата свидетельствуют о том, что содержание NH3, Р 2Об и F в этих газах не превышает санитарных норм.

Химический состав пульпы сульфоаммофоса до и после упарива­ ния и готового продукта приведен в табл. 3.

Аммонизированная сульфоаммофосная пульпа после выравни­ вания концентрации до 72—80% по солям при 84—88 °С не теряет текучести.

Выяснилось, что при заглублении барботажной трубы в пульпу на 500 мм в выпарном аппарате не образуется осадка. Без заглубле­ ния барботажной трубы аппарат заполняется осадками.

Полученные показатели по съему воды с выпарного аппарата не являются предельными, однако в нашем случае не могли быть увеличены из-за ограниченной производительности воздуходувки.

Удаление воды из разбавленных пульп сульфоаммофоса в крупных промышленных масштабах требует особого внимания к выбору кон­ струкции выпарного аппарата, так как именно узел выпаривания в основном определяет экономичность всех технологических схем.

72 —

Таблица 3

В связи с этим было сделано ориентировочное технико-экономиче­ ское сравнение установки с погружными горелками и четырехкор­ пусной выпарной установки на технологическую нитку мощностью 50—55 -тыс. тонн готового сульфоаммофоса в год.

В расчетах принята стоимость:

Технико-экономическая проработка вариантов показала, что для указанных выше условий строительства (дешевый природный газ и сравнительно высокая стоимость пара) выпарка в аппаратах с по­ гружными горелками дешевле выпарки в четырехкорпусных уста­ новках по капиталовложениям в 2,5 раза и по годовым эксплуата­ ционным затратам в 1,5 раза. Экономия достигается за счет малого расхода оборудования из нержавеющей стали и меньшей строитель­ ной части. Хотя расход тепла на единицу выпаренной воды в аппа­ ратах с погружными горелками больше, чем в четырехкорпусной выпарной установке, годовые эксплуатационные затраты в заданных условиях для многокорпусной установки выше. Это объясняется зна­ чительным расходом воды (для барботажной выпарки не требуется конденсационная система), многочисленным обслуживающим персо­ налом, большими амортизационными отчислениями и. высокой стои­ мостью.

На рис. 33 представлена промышленная барботажная установка для выпаривания пульпы аммофоса из фосфоритов Каратау.

Исходная аммонизированная пульпа из отделения сатурации подается через расходомер в барботажный выпарной аппарат, кото­ рый представляет собой выполненную из нержавеющей стали (реко­ мендуется сталь Х18Н10Т) четырехугольную емкость с коническим днищем и встроенным в крышку брызгоотделителем (длина и ши­ рина 5,5 м, высота 5,2 м — общий объем 68 м3). Упарка пульпы производится топочными газами, полученными при сжигании

73

природного газа в малогабаритной высокофорсированной топке. Воз­ дух в топку нагнетается вентилятором ВМ-40 (мощность электродвига­ теля 160 кВт). Топочные газы с температурой 600—800 °С подаются в аппарат через две барботажные трубы, заглубленные под слой пульпы на 30—50 мм. (Трубы выполнены из стали 0Х23Н28МЗДЗТ.)

Парогазовая смесь, пройдя смонтированный на крышке брызгоотделитель с жалюзийным устройством, выбрасывается через выхлоп­ ную трубу в атмосферу. Упаренная пульпа через регулятор уровня

'Отходящиегазы

Рис. 33. Промышленная барботажная выпарная установка:

1 — топка; 2 — газоход; 3 — барботажная труба; 4 — кор­ пус; S — регулятор уровня; 6 — брызгоотделитель; 7 — жа­ люзийная решетка; 8 — выхлопная труба; 9 — перекачи­ вающий насос; 10 — циркуляционный насос.

с помощью насоса перекачивается на грануляцию. Чтобы в нижней части аппарата не образовывался осадок, осуществляется циркуля­ ция пульпы.

Ниже приведены показатели работы выпарного аппарата:

74