книги из ГПНТБ / Попов, Н. П. Выпарные аппараты в производстве минеральных удобрений [учебное пособие]

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-

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

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

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.

Ниже приводятся средние показатели работы выпарных установок:

* 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

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:

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

69