5 Аммофос өндірісіндегі қондырғылардың жұмыс істеу принциптері

Қазіргі кезде аммоний фосфатын өндіруде жылдам аммиактандырғыш- буландырғыш (ЖАБ), барабанды жұмырлағыш- кептіргіш (БЖК), бүркігіш кептіргіш-түйіршіктегіш (БКТ), аммонизатор-гранулятор (АГ), жылдам бейтараптандырғыш-буландырғыш (ЖББ) құрылғылары пайдаланылады. Экстрациялық фосфор қышқылын аммиакпен әрекеттестіргенде алынған қоймалжыңнан гидроскопиялық суды буландырып кептіреді, түйіршіктейді. Өндіріс үлгілерінің басқалардан айырмашылығы, суды буландыру мен кептіру, аммиактандыру сатысының санымен, қолданылатын аппараттардың түрлерімен ажыратылады. Осы себептерге байланысты аммофос өндіру әдістері жоғары шоғырлы (10-25% Н₂О) қоймалжыңды немесе суытылған қоймалжыңды (Н₂О-ның мөлшері 25%- тен жоғары) буландыру жолымен алуды көздейді. Өндірісте екі жолмен түйіршіктелген аммофос алынады. Қаратау фосфориті немесе апатиттен өндірілген фосфор қышқылынан алынады. Апатиттен алынған жоғары шоғырлы фосфор қышқылынан (54% Р₂О₅), түйіршіктеліп кептірілген аммофосты аммонизатор-гранулятор (АГ), барабан түйіршіктегіш-кептіргіш (БТК) аппараттарын қолданумен өндіріледі. Қаратау фосфоритінен алынған фосфор қышқылын бейтараптандырып буландырғыш аппараттарында ылғалдығын азайтып, оны түйіршіктеуді, кептіруді БТК аппаратында буландырумен бірге жүргізеді. Аммофос қоймалжыңын буландыруда көп қабатты бірнеше буландыру қондырғысын қолданады. Қаратау фосфоритінен алынған фосфор қышқылын аммофос өндірісінде қолданғанда, оны өндірудің технологиялық сызбасы екі сатыдан тұрады: 1)әдістер негізінен көбінесе қышқылды екі сатылы бейтараптандыруға негізделген, NH₃:H₃PO₄=0,5-0,7 дейін аммиактау немесе 1,3-1,4 дейін, яғни қоймалжыңның өздігінен қозғалыста болуын қамтамасыздандыратын жағдай NH₃:H₃PO₄= 1,05 дайын өнім алу үшін. Егер бір сатылы бейтараптандыру қолданса, қоймалжыңның ылғалдығы 20%-тен кем болмауы тиіс, бірақ ағынды реактор қолданған жағдайда одан төмен болады (мысалы,ұнтақты аммофос алғанда). Фосфор қышқылын аммиакпен бейтараптандыруға аппараттар түрінде тек қана көп сатылы сызба бойынша істейтін көлемдік аппараттарды қолданылады. Бұл аппараттардың кемшілігіне олардың үлкен көлемі, жоғары энергия шығыны, басқаруының күрделілігі және саласыздығы жатады. Соңғы кезде қышқылдарды бейтараптандыру үшін ағынды реактор және жылдам аммиактандырғыш-буландырғыш (ЖАБ) сияқты едәуір тиімді аппараттар жасалып өндіріске енгізілді. Ағынды реактордың үлгісі жұмыс істеу ұстанымы қышқыл ағымын жылдамдығы жоғары (шамамен 100м/с) газ тәріздес аммиакпен қарқынды араластыруға негізделген. Аппараттың артықшылықтары - қарапайымдылығы, аз реакциялық көлемі, жылу шығындарының төменділігі, кемшілігі – камераның жұмысшы бөлігінің коррозиялық күйреуге ұшырауы. Қышқылдарды бейтараптандыру үшін жылдам бейтараптандырғыш-буландырғыш (ЖББ) өте тиімді аппарат болып табылады. Аппараттың ерекшелігі бейтараптандыру реакциясының энергиясы тек қана күрделі аппараттарда пайдалану тиімді. Жалғыз функция орындайтын аппараттарды қарқындату мүмкіншілігі шектеулі, сондықтан қазіргі кезде ірі агрераттар жасау үшін негізінен күрделі аппараттарды пайдаланады.Қоймалжыңды бейтараптандыру және өнімді жұмырлау функцияларын біріктіретін аммиактағыш – жұмырлағыштарды (АЖ) өнеркәсіпте кеңінен қолдануда. Аммофосты жұмырлау үрдісінде аммофос қоймалжыңын байланыстырушы ретінде пайдалануға негізделген. Осы кезде ретур жұмырларының бетінде тұздар кристаллдануының нәтежиесінде олардың өлшемдерінің ұлғаюы мен жұмырлануы жүреді. Аппарат жоғарғы өнімділігімен (40 т/сағ) ерекшеленеді. Аммиактау және жұмырлау сатыларын бір аппаратта біріктіру аппаратқа едәуір мөлшерде азот енгізуге, бейтараптандыру жылуын өнімді жұмырлау және кептіру үшін пайдалануға, сонымен қатар өндіріс ауданын, жабдықтар санын азайтуға мүмкіндік береді. АЖ аппараттары тек қана шоғырлы қышқылдарды қолдануға ғана тиімді пайдалануы мүмкін, олай болмаған жағдайда үрдістің ретурлығы күрт жоғарылайды. Күрделі аппараттардың келесі түріне барабанды – жұмырлағыш кептіргіштер (БЖК) жатады. Аппараттың 3 аймағы бар: кептіру, жұмырлау және жұмырлауды толық кептіру. Аммоний фосфатының қоймалжыңы пневматикалық форсункалармен кептіру аймағында дисперцияланады. Осында арнайы құрылғының көмегімен дайын өнімнің кепкен бөлшектерінен перде жасалады. Қоймалжың тамшылары өнім бөлшектерімен әрекеттесіп, олардың өлшемдерін үлкейтеді. Форсунка жалынынан пердеге дейін өтіп, қоймалжың ыстық газ жылуы арқасында шоғырланады да, дайын өнім толығымен көбейеді. БЖК аппараттары аммофос өндіру үшін, әсіресе Қаратау фосфориттерінен алынған қышқылды өңдеу үшін кеңінен қолданылады. Осындай қышқылдан аммофос алу кезінде БЖК аппараттарының жұмыс істеу көрсеткіштері: диаметрі 4,5м, ұзындығы 16м, дайын өнім бойынша өнімділігі 22-25 т/сағ. Аммофос алу үшін қайнау қабатын пайдалануға негізделген кептіру және жұмырлау процестері біріктерілген күрделі аппараттар қолданылуы мүмкін. Бүркігіш кептіргіш-түйіршіктегіш (БКТ) аппараттарының айрықша ерекшелігі – құрғақ бөлшектер түзілуімен жүретін газдың жоғарғы температурасында аммоний фосфатының қоймалжыңы шоғырланатын шашырату аймағының болуы. Жұмырлау үрдісі ағынның көлемінде және жалған сұйық көлемінде газдардың қарама-қарсы ағындарының облысында жүреді. Аппараттан шығатын газ құрамындағы шаң және майда бөлшектерді циклонда ұстайды да пневмотасымалдағышпен жұмырлауға қайнау қабатына қайтарады. Өнімнің майда фракциясында осында жібереді. Аппараттың тұрақты жұмыс істеуі үшін қолданылатын шашыратқыш құрылысының маңызы зор. Өнімділігі 3 т/сағ аспаған жағдайда бір түтікті шашыратқыштарды, ал өнімділік одан жоғары болғанда – бірнеше түтікті немесе көптүтікті шашыратқыштар қолданылады. Өнеркәсіптік көлемде аммофос алу үшін (БКГ)- 2,8 (торының диаметрі 2,8м) аппараты меңгерілген. БЖК және БКГ аппараттарын салыстыру қазіргі кезде олардың екеуінің де қуаты жоғары екенін көрсетіп отыр. Алайда қозғалатын бөлшектерінің жоқтығы және саңылаусыздығы БКГ аппаратының болашағы зор екенін көрсетіп отыр. Фосфор қышқылын аммиакпен бейтараптандыруды ең тез бейтараптандырғыш-буландырғыш (ЖББ) аппаратында жүргізеді. Басқа бейтараптандырғыштан ЖББ-ның артықшылығы : бейтараптандыру үрдісінің жылдамдығы 2-3 мин, Р₂О₅-тің сіңірімділік ретроградияциясының болмауы, газ күйіне бөлінетін аммиак мөлшерінің аздығы. БЖК аппаратында процестерді қарастырғанымыздай, шоғырлы қоймалжыңды өңдегенімізде бейтараптандыруды екі сатысында өткізу мақсаты, яғни шоғырлы қоймалжыңның жылжығыштығын сақтайды және оның шоғырының төмендеуінен сақтайды. Аммоний фосфаттарын екі сатымен алу процесімен БЖК және АТ аппараттарын қолданып алу әдістерін салыстырайық. БЖК аппаратының үлгісінің артықшылығы сыртқы мөлшерінің айтарлықтай аз болуы. АТ аппараты үлгісі айтарлықтай әр түрлі фосфаттарды өндіруге мүмкіндік береді, БЖК аппараты сызбасында NH₃:H₃PO₄>1.0 кезінде аммоний фосфатын алудың өнімділігі төмендейді. БЖК аппараты сызбасында процесс тұрақты болып қалады, яғни бастапқы қышқыл концентрациясы өзгергенде, АТ аппараты бастапқы қышқылы шоғыры төмендегенде ретур шығыны бірден жоғарылайды және жүйе тоқтайды. Аммофос өндірісінің технологиялық жабдықтарын құрастыруды келесі негізгі принциптерді ескере отырып орындайды: - технологиялық процестің тізбектігін қамтамасыз ету; - аппараттарға, арматураға және аспаптарға қызмет етудің қолайлығы мен қарапайымдылығы; - асып төгілетін немесе вакууммен істейтін аппараттардың орнату биіктігін сақтау; - құбырлар және газжүгірткіштердің ұзындығын және тасымалдау жабдықтарының ұзындығы мен санын мүмкіндігінше қысқарту; - сұйықтардың және төгілмелі материалдардың қажетті өздігінен ағуын (құбырлар көлбеулігін) қамтамасыз ету; - жабдықтарды демонтаждау және жөндеу мүмкіндігін қамтамасыз ету;

Сұйық өнімдері бар жабдықтарды мүмкіндігінше қатты өнімдерді өңдейтін немесе тасымалдайтын жабдықтардан бөлек топтастырады. Апат жағдайында жұмыс орнында аммиактың жарылыс қауіпті шоғырын түзе алатын аммиак мөлшерін өңдеумен айналысатын жабдықты жарылыс қауіпті өндіріс үшін ережелер мен нормаларға сәйкес жобаланған бөлмелерде орнатады. Өңдетілетін орталардың эрозиялық және коррозиялық қасиеттерін, олардың кристалдануға бейімділігін (осыған байланысты жабдықтарды, газжүргіштерді және құбырларды әрдайым тазалау және жөндеу қажет болғандықтан) сонымен қатар қысқы кездегі төмен температураны ескере отырып, негізгі технологиялық жабдықтарды ғимараттарға орналастырған. Орта Азия аудандарында кейбір жабдықтарды ғимараттан тыс орнатуға болады. Аммофос өндірісін оперативті басқару диспетчерлік бекет қалқанынан жүзеге асырылады. Қалқанға үрдісті қалыпты жүргізуге қажет бақылау және жүргізу, сонымен қатар технологиялық тәртіптің бұзылуын дабылдайтын аспаптар шығарылған.Диспетчерлік бекеттің тапсырмасы бойынша келесі параметрлер автоматты түрде реттеледі: -бейтараптандырғышқа түсетін фосфор қышқылы мен аммиактың шығыны(пульпаның қажетті рН қамтамасыз ету үшін фосфор қышқылының шығысына түзетулер енгізіледі); - аммонизатор – жұмырлағышқа түсетін аммиак шығыны; - буландыру қондырғысының толық буландырғышынан кейінгі пульпаның ылғалдығы ( жаңа қыздырғыш будың қысымы, вакуумды және буландыруға берілетін бастапқы пульпаның шығынын тұрақтандыру арқылы);

- БЖК-ға берілетін пульпа шығыны; - кептіру аппаратынан шығатын түтінді газдардың температурасы (оттыққа берілетін отын шығынын реттеу арқылы); - кептіргіш аппаратқа кірердегі қысым ( бағыттағыш аппарат көмегімен соңғы желдеткіштің сипаттамаларын реттеу арқылы); - абсорбциялық сұйықтардың қышқылдығы мен тығыздығы; - сыйымдылықтардағы сұйықтықтардың деңгейлері. Құрастырылған процесстің артықшылығы – бейтараптандыру реакциясының жылуын эффективті қолданылуы бұл өнімді ағынды газдармен кептіруді қажет етпейді. БЖК аппараты енген үлгі бойынша аммофос өндіру. ЖЖБ– да аммиакталған қоймалжың БЖК аппаратына берілген жағдайда бір сатылы және ЖЖБ-дан NH₃:H₃PO₄ 1,2-13 мольдік қатынасқа дейін аммиакталған өнімді фосфор қышқылымен бейтараптандырып екі сатылы жолмен де алуға болады. Бастапқы фосфор қышқылын абсорбция жүйесінің ағын суларымен концентрациясын төмендетіп, ЖЖБ аппаратына бейтараптандыруға бағыттайды. Онда алынған аммофостық қоймалжыңды насоспен БЖК аппаратының форсункасына береді, онда оны 0,2-0,4Мпа сығылған ауамен шашыратады. Қажетті жағдайда пульпаны қышқылмен бейтараптандырады. БЖК аппаратына жылу тасымалдағышты 500-600⁰С-пен енгізеді. БЖК аппаратынан өнім 105-110⁰С-та классификаторға және салқындатуға береді, ал шығатын газ құрамында аммофос шаңы, аммиак және фтор болады. Газ 110-115⁰С - та тазалау жүйесіне беріледі. Аммофосты алуда БЖК аппаратында екі сатылы жолмен алуға болады. Бір сатылы әдіспен аммиактауда БЖК аппаратына берілетін қышқыл концентрациясы 42%-тен көп болмауы керек. Бір сатылы әдісте қышқылды әлсіздендіру үшін қышқыл жинағышта абсорбция суларымен қатар жаңа су да беріледі. Екі сатылы аммиактау кезінде қоймалжың жылжығыштығын бір сатысында бастапқы қышқылды жаңа сумен әлсіздендірмейді, сондықтан қышқыл концентрациясы 47% Р₂О₅ дейін жоғарылайды. Екі сатылы әдісте концентрлі қышқыл қолдану есебінен энергиялық шығынды азайтады, аммиак шығынының азаюын, БЖК алдында NH₃:H₃PO₄ мольдік қатынасының 1,00-1,05 дейін төмендеуімен түсіндіріледі.