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

Брызгоунос вызван нерациональной конструкцией перегородки в сепарационном объеме аппарата. Скорость парогазовой смеси в отверстиях перегородки достигает 8 ± 10 м/с и в отдельных сече­ ниях сепараторов в 2—3 раза превышает допустимые значения. Поэтому на уровне кислоты брызги не только не отделяются, но обра­ зуются дополнительно.

Кроме того, наконечник барботажной трубы интенсивно корро­ дирует в зоне сварных швов.

Электрофильтр, служащий для удаления брызг и тумана фосфор­ ной 'кислоты, уносимых с топочными газами, представляет собой стальной прямоугольный аппарат, футерованный внутри полиизо­ бутиленом, диабазовой плиткой и угольными блоками. Крышка с внутренней стороны покрыта отвержденным фаолитом.

Электрофильтр разделен на две параллельно работающие камеры, снабженные осадительными графитовыми электродами и коронирующими электродами из стали 0Х23Н28МЗДЗТ.

Электрофильтр работает устойчиво, степень очистки газов от брызг и тумана фосфорной кислоты составляет 80—90%.

Однако, несмотря на сложную и дорогостоящую защиту, футе­ ровка разрушается под действием образующейся плавиковой кислоты, что приводит к частым остановкам электрофильтра на ремонт.

Абсорбционные башни футеруют полиизобутиленом, плиткой из антегмита АТМ-1, а также угольными и графитизированными бло­ ками. В качестве насадки использованы угольные кольца Рашига. Форсунки выполнены из фторопласта-4. Для орошения башен 10% -ной кремнефтористоводородной кислотой при температуре 70—80 °С рекомендуются насосы, защищенные резиной и пласт­ массами.

Охладительная колонна, имеющая внутри три полки с отвер­ стиями диаметром 6 мм, выполнена из стали 0Х23Н28МЗДЗТ. Сверху в колонну поступает кислота с температурой 116 °С, снизу воздух. Здесь кислота охлаждается до 60—70 °С.

У колонны есть недостаток — отверстия в полках часто заби­ ваются осадком гипса.

Хвостовой вентилятор и выхлопная труба гуммированы полуэбонитом марки 1751.

Для транспортировки горячих растворов кремнефтористоводород­ ной кислоты в цикле орошения башни применяют полиэтиленовые трубы. Газоход от концентратора к электрофильтру выполнен из стали 0Х23Н28МЗДЗТ и футерован в нижней части плиткой из антегмита АТМ-1. Газоходы от электрофильтра до абсорбционной башни защищены плиткой из АТМ-1 по подслою из диабазовых плиток. Газоходы после абсорбционных башен гуммированы полуэбонитом марки 1751.

Основные показатели работы установки:

42

Опыт эксплуатации установки для концентрирования фосфорной кислоты показал, что как концентратор, так и узел абсорбции не отвечают современным требованиям и эта установка не может быть положена в основу проектов новых промышленных схем.

Спроектирована и построена полузаводская установка для кон­ центрирования экстракционной фосфорной кислоты. Проведены опыты по концентрированию от 20—30 до 54—57% Р20 5 фосфорной кислоты, полученной из апатитового концентрата, фосфоритов Каратау и Кингисеппа.

Принципиальная схема установки показана на рис. 14. Исходная фосфорная кислота через напорный бак 5 поступает

в концентратор 6, куда одновременно через барботажную трубу 7 подаются топочные газы. Концентрированная кислота выводится из концентратора через регулятор уровня в сборники упаренной кислоты 9.

Отходящие из концентратора газы, загрязненные туманом фос­ форной кислоты и фтористыми соединениями (1,5 г Р 20 5 и 7,5 г F на 1 м3 сухих газов), с температурой 118—120 °С поступают на очист­ ку в узел абсорбции, состоящий из двух последовательно соединен­ ных гуммированных насадочных башен 10,13 и выполненного из фаолита скруббера Вентури форсуночного типа 15.

В башне для улавливания фтористых соединений 10 (диаметр 880 мм, высота 4000 мм) высота насадки 3000 мм, а в конденсационной башне 13 (диаметр 650 мм, высота 3500 мм) — 2650 мм. В качестве насадки использованы графитовые кольца Рашига размером 50 X X 50 мм. Насадочная башня 10 орошается в циркуляционном ре­ жиме 10—12%-ной кремнефтористоводородной кислотой [плотность орошения 25 м3/(м2-ч), скорость газов 1,1 м/с, сопротивление башни

90мм вод. ст.].

Температура рециркуляционной кремнефтористоводородной ки­

слоты 65—70 °С, газов после очистки 70 ®С.

I

43

93%). В получаемой 8—12%-ной кремнефтористоводородной кислоте содержится 0,15% Р 20 5.

Перед поступлением в скруббер Вентури отходящие газы охла­

Рис. 14. Полузаводская барботажная установка для концентрирования фос­ форной кислоты:

■* — центробежные насосы; 2 — хранилище концентрированной кислоты; 3 — емкость исходной кислоты; 4 — воздуходувка; 5 — напорный бак; 6 — концентратор; 7 — барбо­ тажная труба; 8 — регулятор уровня; 9 — сборники упаренной кислоты; 10 — насадочная башня для улавливания фтористых соединений; 11 — сборник кремнефтористоводородной кислоты; 12 — циркуляционные насосы; 13 — конденсационная насадочная башня; 14 — рециркуляционный сборник; 15 — скруббер Вентури; 16 — сборник слабой фосфорной

кислоты; 17 — графитовый холодильник; 18 — вентиляционный агрегат.

На выходе из конденсационной башни отходящие газы содержат 0,9 г Р 20 5 и 0,3 г F на 1 м3 сухих газов (степень улавливания Р 2Оа

11% , F 33%).

Скруббер Вентури (скорость в горловине 80—90 м/с, удельное орошение 1,2 л на 1 м3 газов, сопротивление 550 мм вод. ст.), оро­ шается в циркуляционном режиме охлаждаемой в графитовом холо­ дильнике 17 слабой фосфорной кислотой (4% Р20 5). Отходящие газы содержат на выходе 0,03 г Р20 5 и 0,02 г F на 1 м3 сухих газов (степень улавливания Р20 5 98%, F 95%).

Конструкция барботажного выпарного аппарата для фосфорной кислоты показана на рис. 15. Аппарат представляет собой футеро­ ванную кислотоупорным кирпичом четырехугольную емкость с ко­ ническим дном (объем 3 м3). В топке 1 сжигается природный газ

44

К нижней части трубы крепится наконечник из той же стали, который при работе аппарата находится под слоем кислоты. Для защиты от коррозии наконечник имеет рубашку водяного охлаждения. Воз­ дух, который служит для охлаждения трубы, затем используется для сжигания топлива и разбавления топочных газов.

1 — топка; 2 — газоход; з — барботажная труба; 4 — водоохлаждаемый

наконечник барботажной трубы; 5 — регулятор уровня; 6 — корпус; 7 — брызгоуловитель.

Ниже приведены показатели работы концентратора для экстрак­ ционной фосфорной кислоты из апатитового концентрата:

44

* Д а н н ы е п р и в ед ен ы с у ч е то м п о те р ь в н а к о н е ч н и к е б а р б о т а ж н о й т р у б ы . В п р ом ы ш л ен н ом а п п а р а те п р и о б к л а д к е н а р у ж н ы х с т е н о к в о д о ­ о х л а ж д а е м ы х н а к о н е ч н и к о в т е п л о и зо л и р у ю щ и м и л и ста м и ф т о р о п л а с т а р а с х о д те п л а н а и сп а р ен и е со с т а в и т 7 5 0 - 8 0 0 к к а л /к г .

Аппарат дает влагосъем с единицы объема в 2,5 раза больше, чем барботажные аппараты барабанного типа. Глубина погружения наконечника барботажной трубы в кислоту 500 мм обеспечивает вышос осадков из аппарата.

При упаривании в зоне соприкосновения топочных газов с ки­ слотой одновременно с испарением воды образуется тонкодисперс­ ный туман фосфорной кислоты и выделяются фтористые соединения. Количество тумана фосфорной кислоты в отходящих газах в зависи­ мости от условий проведения опытов изменялось в пределах 1,1 — 4,0 г/м3, а общее содержание фтора — в пределах 4,5—8,5 г на 1 м3

деления фтористых соединений в газовую фазу 85—90%.

Потери тепла в наконечнике барботажной трубы, охлаждаемом водой, равны 10—12% общей теплопроизводительности. выпарного аппарата. Расчеты показали, что для промышленных выпарных аппа­ ратов эти потери будут меньше — 5—6% общей теплопроизводительности, так как уменьшается поверхность барботажных труб на единицу тепловой нагрузки. Чтобы .снизить потери тепла до 2—3%, необходимо предусмотреть обкладку водоохлаждаемого наконечника листом или пленкой из фторопласта.

Таким образом, конструкция концентратора отвечает требованиям, предъявляемым к контактным выпарным установкам (компактность при отсутствии значительного уноса брызг и отложения осадков, удобство и простота обслуживания и др.), и может служить основой для проектирования новых промышленных аппаратов.

Один из путей снижения капиталовложений при строительстве, повышения производительности труда — укрупнение мощности кон­ центратора и относящегося к нему оборудования. В связи с этим разработан вариант концентратора (рис. 16) производительностью 280—380 т Р 20 6 в сутки, т. е. 15—20 т испаренной воды в час при повышении содержания Р20 8 от 30—32 до 54%.

Концентратор — четырехугольная футерованная кислотоупор­ ным кирпичом емкость с четырьмя барботажными трубами. Они заключены в циркуляционные трубы с окнами для отвода отходящих газов в сепарационное пространство. Для получения топочных га-

46

зов можно использовать четыре погружные горелки или две вынос­ ные топки (каждая топка на две барботажные трубы).

Концентратор имеет следующие показатели:

После концентратора рекомендуется узел абсорбции, в котором: отходящие газы проходят через два насадочных скруббера и абсор­ бер Вентури и далее выбра­ сываются в атмосферу.

В первом скруббере улавли­ ваются фтористые соедине­ ния и получается 8—10% -ная кремнефтори стоводородная кислота, во втором охлажда­ ются отходящие газы, при этом частично конденсиру­ ются водяные пары и допол­ нительно поглощаются фто­ ристые соединения. В абсор­ бере Вентури улавливается туман фосфорной кислоты.

На рис. 17 представлена схема новой отечественной промышленной барботажной установки. Исходная фосфор­ ная кислота подается из сбор­ ника 2 насосом в напорный бак 5, откуда поступает в концентратор 5, где, кон­ тактируя с топочными га­ зами, упаривается и через гидрозатвор отводится в сбор­ ник 6. Парогазовая смесь из концентратора поступает в узел абсорбции, состоящий

Рпс. 16. Промышленный концен­ тратор:

1 — корпус; £2 — циркуляционная труба; 3 — барботажная труба; 4 — жалюзийный брызгоуловитель.

4?