Производство экстракционной фосфорной кислоты
Курсовая
работа
По теме
«Производство
экстракционной фосфорной кислоты»
Содержание
Введение
Глава 1. Общие сведения о фосфорной кислоте
Глава 2. Получение экстракционной фосфорной кислоты
Глава 3. Аппаратурное оформление процесса
Литература
Введение
Фосфорная кислота является основным сырьем для производства
фосфорных удобрений, кормовых добавок, инсектицидов и других фосфорсодержащих
продуктов. Общее мировое потребление фосфатного сырья в настоящее время
составляет более 150 млн. т в год. Около 85% фосфатного сырья используется для
производства минеральных удобрений. Технология фосфорсодержащих удобрений
основана на разложении природных фосфатов кислотами. Наиболее рациональный
способ получения фосфорных удобрений-обработка фосфатов фосфорной кислотой, так
как в этом случае получаются концентрированные удобрения. Следовательно,
фосфорная кислота является основным исходным сырьем в производстве фосфорных
удобрений.
Известны два основных способа промышленного производства
фосфорной кислоты: экстракционный и термический.
В курсовой работе рассмотрен экстракционный способ
производства экстракционной фосфорной кислоты.
Глава 1. Общие сведения о фосфорной кислоте
Кислота (ортофосфорная кислота) H3PO4,
молярная масса 97,995; бесцветные гигроскопичные кристаллы моноклинной сингонии
(а = 0,5762 нм, b = 0,4831 нм, с =1,1569 нм, = 95,31°, пространств, гр. Р21/с);
расплывается на воздухе; т. пл. 42,50 С; плотность 1,88 г/см3; -1283 кДж/моль;
наиболее стабильное соединение в ряду кислородсодержащих кислот фосфора. В
расплавленном состоянии склонна к переохлаждению; при 15 0C образует густую маслянистую жидкость, при -121 0C- стеклообразную массу.
Фосфорная
кислота смешивается с водой в любых соотношениях. Разбавленные водные растворы
имеют кисловатый вкус. Из высококонцентрированных растворов кристаллизуется в
виде гемигидрата (полугидрата) H3PO4·0,5H2O-
бесцветные кристаллы моноклинной сингонии (а = 0,7922 нм, b = 1,2987
нм, с = 0,7470 нм, = 109,9°; пространств, гр. Р21/a).
Молекула безводной H3PO4 и ее кристаллогидрата содержит
тетраэдрическую группу PO4. В безводной фосфорная кислота образуются
водородные связи типа P — О — H ... O = P (рис. 1) (расстояние между атомами О
0,253 нм), которые удерживают структуры PO4 в виде слоев,
параллельных одной из плоскостей кристалла. Водородные связи сохраняются и в
концентрированных (70-80%) растворах фосфорная кислота, что отчасти
обусловливает ее сиропообразную природу. В разбавленных до 40-50% растворах
отмечена более устойчивая водородная связь фосфат-анионов с молекулами воды, а
не с другими фосфат-анионами. В растворах фосфорная кислота имеет место обмен
атомами кислорода между группами PO4 и водой.
H3PO4
- сильная кислота, K1 7,1·10-3 (рКа 2,12),
K2 6,2·10-8 (рКа 7,20), K3
5,0·10-13 (рКа 12,32); значения K1
и K2 зависят от температуры. Диссоциация по первой
ступени экзотермична, по второй и третьей - эндотермична. В таблице приведены
свойства растворов фосфорной кислоты
Фосфолеум
(жидкий фосфорный ангидрид, суперфосфорная кислота) включает кислоты,
содержащие от 72,4 до 88,6% P2O5, и представляет собой
равновесную систему, состоящую из орто-, пиро-, Триполи-, тетраполи- и др.
фосфорных кислот. При разбавлении суперфосфорной кислоты водой
выделяется значит. кол-во тепла, и полифосфорные кислоты быстро переходят в ортофосфорную.
От других
фосфорных кислот H3PO4 можно отличить по реакции с AgNO3
- выпадает желтый осадок Ag3PO4. Остальные фосфорные
кислоты образуют белые осадки [1,5].
Глава 2. Получение экстракционной фосфорной кислоты
Непосредственно
перед получением ЭФК, получают фосфор по специальной технологии (рис 1.)
Рис 1. Схема производства
фосфора:
1 — бункеры сырья; 2 — смеситель; 3 — кольцевой питатель; 4
— бункер шихты; 5 — электропечь; 6 — ковш для шлака; 7 — ковш
для феррофосфора; 8 — электрофильтр; 5 — конденсатор; 10 — сборник
жидкого фосфора; 11 — отстойник
Фосфорную
кислоту в лабораторных условиях
легко получить окислением фосфора 32%-ным раствором азотной кислоты:
В
промышленности фосфорная кислота получают термическим и экстракционным
способами.
Экстракционный
способ (позволяет производить наиболее чистую фосфорную кислоту) включает
основные стадии: сжигание (окисление) элементного фосфора в избытке воздуха,
гидратацию и абсорбцию полученного P4O10 , конденсацию
фосфорной кислоты и улавливание тумана из газовой фазы. Существуют два способа
получения P4O10: окисление паров P (в промышленности
используют редко) и окисление жидкого P в виде капель или пленки. Степень
окисления P в промышленных условиях определяется температурой в зоне окисления,
диффузией компонентов и другими факторами. Вторую стадию получения термической фосфорной
кислоты- гидратацию P4O10 - осуществляют абсорбцией
кислотой (водой) либо взаимодействием паров P4O10 с
парами воды. Гидратация (P4O10 + 6H2O 4H3PO4)
протекает через стадии образования полифосфорных кислот. Состав и концентрация
образующихся продуктов зависят от температуры и парциального давления паров
воды.
Все стадии
процесса совмещены в одном аппарате, кроме улавливания тумана, которое всегда
производят в отдельном аппарате. В промышленности обычно используют схемы из
двух или трех основных аппаратов. В зависимости от принципа охлаждения газов существуют
три способа производства термической фосфорной кислоты: испарительный,
циркуляционно-испарительный, теплообменно-испарительный.
Испарительные
системы, основанные на отводе теплоты при испарении воды или разбавленной фосфорной
кислоты, наиболее просты в аппаратурном оформлении. Однако из-за относительно
большого объема отходящих газов использование таких систем целесообразно лишь в
установках небольшой единичной мощности.
Циркуляционно-испарительные
системы позволяют совместить в одном аппарате стадии сжигания P, охлаждения
газовой фазы циркулирующей кислотой и гидратации P4O10.
Недостаток схемы - необходимость охлаждения больших объемов кислоты.
Теплообменно-испарительные системы совмещают два способа отвода теплоты: через
стенку башен сжигания и охлаждения, а также путем испарения воды из газовой
фазы; существенное преимущество системы - отсутствие контуров циркуляции
кислоты с насосно-холодильным оборудованием.
На
отечественных предприятиях эксплуатируют технологические схемы с
циркуляционно-испарительным способом охлаждения (двухбашенная система).
Отличительные особенности схемы: наличие дополнительной башни для охлаждения
газа, использование в циркуляционных контурах эффективных пластинчатых
теплообменников; применение высокопроизводительной форсунки для сжигания P,
обеспечивающей однородное тонкодисперсное распыление струи жидкого P и полное
его сгорание без образования низших оксидов.
Технологическая
схема установки мощностью 60 тыс. т в год 100%-ной H3PO4
приведена на рис. 2. Расплавленный желтый фосфор распыляется нагретым воздухом
под давлением до 700 кПа через форсунку в башне сжигания, орошаемой
циркулирующей кислотой. Нагретая в башне кислота охлаждается оборотной водой в
пластинчатых теплообменниках. Продукционная кислота, содержащая 73-75% H3PO4,
отводится из контура циркуляции на склад. Дополнит, охлаждение газов из башни
сжигания и абсорбцию кислоты производят в башне охлаждения (гидратации), что
снижает послед, температурную нагрузку на электрофильтр и способствует
эффективной очистке газов. Отвод теплоты в башне гидратации осуществляется
циркулирующей 50%-ной H3PO4, охлаждаемой в пластинчатых
теплообменниках. Газы из башни гидратации после очистки от тумана H3PO4
в пластинчатом электрофильтре выбрасываются в атмосферу. На 1 т 100%-ной H3PO4
расходуется 320 кг P.
Рис. 2.
Циркуляционная двухбашенная схема производства экстракционной H3PO4:
1 - сборник кислой воды; 2 - хранилище фосфора; 3,9 - циркуляционные сборники;
4,10 - по-гружные насосы; 5,11 - пластинчатые теплообменники; 6 - башня
сжигания; 7 - фосфорная форсунка; 8 -башня гидратации; 12 - электрофильтр; 13 -
вентилятор.
Более
экономичный экстракционный метод получения фосфорной кислоты основан на
разложении природных фосфатов кислотами (в основном серной, в меньшей степени
азотной и незначительно соляной). Фосфорнокислые растворы, полученные
разложением азотной кислотой, перерабатывают в комплексные удобрения, разложением
соляной кислотой - в преципитат.
Сернокислотное
разложение фосфатного сырья [в странах СНГ гл. обр. хибинского апатитового
концентрата - основной метод получения экстракционной фосфорной кислоты,
применяемой для производства концентрированных фосфорных и комплексных
удобрений. Суть метода - извлечение (экстрагирование) P4O10
(обычно используют формулу P2O5) в виде H3PO4.
По этому методу природные фосфаты обрабатывают H2SO4 с
послед, фильтрованием полученной пульпы для отделения фосфорная кислота от
осадка сульфата Ca. Часть выделенного основного фильтрата, а также весь
фильтрат, полученный при промывке осадка на фильтре, возвращают в процесс
экстрагирования (раствор разбавления) для обеспечения достаточной подвижности
пульпы при ее перемешивании и транспортировке. Массовое соотношение между
жидкой и твердой фазами от 1,7 :1 до 3,0:1.
Разложению
кислотами подвергаются также сопутствующие примеси: кальцит, доломит, сидерит,
нефелин, глауконит, каолин и др. минералы. Это приводит к увеличению расхода
используемой кислоты, а также снижает извлечение P2O5 в
целевой продукт вследствие образования нерастворимых фосфатов железа FeH3(PO4)2·
2,5H2O при концентрациях P2O5 выше 40%
(содержание P4O10 обычно дается в пересчете на P2O5)
и FePO4· 2H2O - при более низких концентрациях.
Выделяющийся при разложении карбонатов СО2 образует в экстракторах
стойкую пену; растворимые фосфаты Mg, Fe и Al снижают активность фосфорной
кислоты, а также уменьшают содержание усвояемых форм P2O5
в удобрениях при последующей переработке фосфорной кислоты.
С учетом
влияния примесей определены требования к фосфатному сырью, согласно которым
природные фосфаты с повышенным содержанием соедержанием Fe, Al, Mg, карбонатов
и органических веществ непригодны для производства фосфорной кислоты.
При разложении фосфатов серной
кислотой наряду с фосфорной кислотой образуется практически нерастворимый
сульфат кальция:
В случае смешения фосфата с серной
кислотой средних концентраций образуется густая малоподвижная пульпа, не
поддающаяся разделению. Поэтому разложение фосфата проводят в присутствии
некоторого количества циркулирующей продукционной фосфорной кислоты и
возвращаемых в процесс промывных растворов. В результате этого вначале фосфат
реагирует в той или иной степени с фосфорной кислотой, содержащейся в растворе
разбавления:
CaF(PO) + n HPO→5 Ca(HPO)+
(n-7) HPO+
HF
Затем образовавшийся Ca(HPO) взаимодействует с серной кислотой в
присутствии фосфорной кислоты:
Ca(HPO)+HSO + m HPO→ CaSO+
(m+2) HPO
Сульфат кальция может быть выделен в
форме дигидрата CaSO*2HO
(гипса), полугидрата CaSO*0,5HO или
водного CaSO(ангидрита). В зависимости от этого
процесс можно вести дигидратным, полугидратным или ангидритным способами при
разных температурах с получением фосфорной кислоты различной концентрации.
Количество воды, вводимой в систему определяется не только степенью окисления
выделившегося сульфата кальция, сколько отмывкой кислоты из осадка и
необходимостью создания текучести пульпы и концентрации кислоты. .[1-3,6]
Глава 3.
Аппаратурное оформление процесса
Аппараты для разложения и
кристаллизации сульфата кальция
Разложение фосфата и кристаллизация
сульфата кальция обычно протекает в одних и тех же аппаратах – экстракторах.
Общий объем определяется необходимым временем пребывания в них реакционной
массы (пульпы), а также производительностью системы.
Экстракторы – вертикальные
цилиндрические или прямоугольные резервуары большой вместимости, снабженные
пропеллерными или турбинными мешалками, вращающимися с частотой 400-600 об/мин.
Они оборудованы вытяжными трубами для газов и паров.
Устойчивые металлические и
неметаллические материалы защищают экстракторы, мешалки и трубопроводы от
коррозии при действии горячих кислот и других примесей, а также от эрозии, т.е.
истирания перемешиваемой пульпой. Так, поверхность стальных цилиндрических
реакторов покрывают листовым свинцом или полиизобутиленом.
Крышки резервуаров-разъемные, что
облегчает их монтаж. Защищают их гуммированием или футеровкой кислотоупорным
материалом.
Газоходы изготовляют из черного
металла и гуммируют. Наконечники труб для барботажа охлаждающего воздуха
изготовляют из специальной стали. Трубопроводы и насосы для перекачки пульпы и
фосфорной кислоты, лопасти мешалок выполняют из стали ЭИ – 943, а для
разбавленных кислот – из сталей ЭИ – 448 и Х18Н10Т. Части трубопроводов,
недоступные для чистки, изготавливают из полиэтилена, а также из армированной
резины.
Батарейные (многореакторные) одно- и
многомешальные экстракторы.
Батарейные экстракционные системы
состоят из четырех последовательно расположенных реакторов с общим полевым
объемом 320-340 кубических метров.
Цилиндрические реакторы диаметром
6950 и высотой 4000мм изготовлены из стали со слоем резины в 5мм и футерованы в
полкирпича кислотоупорным силикатно-алюминиевыми в четверть – углеродистым
материалом. Каждый реактор разделен на два отделения кирпичной перегородкой,
имеющей в нижней части отверстия для движения пульпы. Экстракторы сообщаются
между собой переточными желобами. В каждом отделении установлено по две
двухъярусных мешалки с 12 лопастями каждая с частотой вращения 1500об/мин.
Экстракторы для разложения фосфатного
сырья
Фосфат разлагают в экстракторе с
рабочим объемом 730 кубических метров, а пульпу отфильтровывают на карусельном
вакуум-фильтре с поверхностью 80 квадратных метров. Продолжительность пребывания
пульпы в экстракторе составляет 7-7,5 часов. Отвешенный автоматическими весами
апатитовый концентрат поступает в первое отделение экстрактора. Серную кислоту
с концентрацией 92,5%, разбавленную до 55-57% и охлажденную в графитовых
холодильниках до 50-70º С, подают через распределительную коробку в первые
три отделения экстрактора. Сюда направляют также раствор разбавления,
содержащий 22-24% P2O5 и имеющий плотность 1,24-1,26 г\ см3. Его
получают смешиванием части основного фильтрата со вторым фильтратом.
Подача в первые три секции
охлажденных потоков серной кислоты, раствора разбавления и в первую секцию
циркулирующей пульпы отводит тепло в сторону и поддерживает оптимальные
температуры реакционной массы в экстракторе. Циркулирующая пульпа охлаждается в
вакуум-испарителе при разрежении 76-84кПа и возвращается на экстракцию через
десятую распределительную секцию экстрактора в количестве 1900-2000 т\ ч.
Вакуум-испаритель-стальной,
гуммированный цилиндрический аппарат диаметром 4,5 и высотой 0,6 м с коническим футерованным днищем. Пульпу в него подают двумя вертикальными погруженными
насосами, установленными в девятой секции-кармане экстрактора. Насосы
изготовлены из нержавеющей стали, имеют высоту 3,5 и диаметр 1,0 м.
При выходе из испарителя охлажденная
пульпа поступает по барометрическому трубопроводу в десятую распределительную
секцию экстрактора. Отсюда часть пульпы откачивают погружным насосом на
вакуум-фильтр. Количество пульпы, поступающей на фильтр, регулируют
автоматическим индукционным расходомером, установленным на пульпопроводе и
связанны с уровнем пульпы в экстракторе. Избыток пульпы из распределительного
отделения перетекает в восьмую секцию экстрактора.
Одновременно с водой в паровую фазу
вакуум-испарителя выделяются и соединения фтора, которые отмывают в промывной
башне. Промывная башня имеет высоту 12,5 метров и диаметр 3,9 м. Кислоту разбрызгивают через форсунки, установленные в верхней части башни в четыре ряда, по
семь форсунок в каждом ряду. Затем пары воды конденсируются в поверхностном
конденсаторе. После этого паровоздушная смесь вакуумом-насосами выбрасывается в
атмосферу. Окончательно газообразные фторсодержащие соединения из аппаратуры
всей системы-из сборников фильтратов, экстрактора, распределительных коробок,
после вакуумных насосов улавливают в абсорберах Вентури.
Фильтрование пульпы и отмывку
фосфорной кислоты из осадка проводят при разрежении 66-800кПа. Карусельный
вакуум-фильтр с поверхностью фильтрации 80 квадратных метров имеет высоту 4,75
и диаметр 15,64 м. .[3,4]
Кроме традиционного способа получения
ЭФК [1] , по которому фоссырье, серная кислота, оборотная фосфорная кислота, промывные
воды смешиваются в экстракторе при постоянном перемешивании с образованием
фосфорнокисой пульпы (способ-аналог). Пульпа, состоящая в основном из фосфорной
кислоты и фосфогипса при соотношении Ж: Т = (3-2,5: 1), подается на разделение
и отмывку, которую осуществляюют фильтрацией на карусельном или ленточном
вакуум-фильтре с 2-х - 3-ступенчатой промывкой осадка - фосфогипса
(устройства-аналог). В результате примерно 1/3 ЭФК от ее общего количества в
пульпе отводится в качестве продукционной, а остальная, смешиваясь с промывными
водами, направляется в качестве оборотной обратно в экстрактор. К недостаткам
способа и устройства для разделения пульпы следует в первую очередь отнести
ненадежность стадии фильтрации, особенно при использовании в качестве фоссырья
фосфоритов. Трудность фильтрации связана как с получением в экстракторе мелких
кристаллов фосфогипса, так и с высокой вязкостью продукционных растворов ЭФК. В
результате из-за плохой фильтруемости суспензии продукционная ЭФК может
содержать от 1,5 до 3% взвешенных частиц, что снижает качество продуктов
переработки экстракционной фосфорной кислоты (аммофос, суперфосфат и т. д. ).
Кроме того, из-за плохой отмывки, выбрасываемый в отвалы, фосфогипс содержит до
2-2,5% Р2О5, что приводит к большим потерям основного
вещества и загрязнению окружающей среды. Вследствие быстрой забивки фильтрующих
элементов фосфогипсом (особенно его мелкими фракциями) время непрерывной
работы, например, карусельных вакуум-фильтров не превышает в среднем 5-6 сут,
после чего необходим трудоемкий планово-профилактический ремонт с заменой
фильтроткани.
Известен другой способ получения ЭФК,
предусматривающий улучшение фильтруемости осадка фосфогипса за счет внесения в
реакционную смесь (в экстракторе) затравочных кристаллов фосфогипса [2] . При
этом достигается укрупнение кристаллов фосфогипса. Способ позволяет улучшить
фильтруемость осадка фосфогипса благодаря снижению количества мелких фракций,
увеличить коэффициент разложения фоссырья, снизить потери Р2О5
с отфильтрованным фосфогипсом (способ-прототип).
Известен аппарат для разделения и
отмывки от остатка жидкой составляющей [3] , содержащий корпус, верхнюю и
нижнюю отстойные камеры, снабженные штуцерами для подвода и вывода
взаимодействующих фаз. Внутри корпуса размещены контактные насадочные элементы
(массообменные элементы), представляющие собой тарелки с перфорацией типа КРИМЗ
ГИАП и т. д. Данные аппараты относятся к классу вибрационных при наличии
источника вибрационных воздействий на насадочные элементы (в данном случае
подвижны и совершают колебательные движения собственно насадочные элементы) или
к классу пульсационных при наложении пульсационных воздействий на столб
жидкости в аппарате (при этом насадочные элементы остаются неподвижными, а
возвратно-поступательное колебательное движение осуществляет жидкость).
В аппаратах вибро-пульсационного
действия для промывки осуществляют ток промывной жидкости (воды) от нижней к
верхней отстойной камере.
К достоинствам таких аппаратов
следует отнести высокую эффективность отмывки осадков, возможность
регулирования скорости восходящего потока промывной жидкости и тем самым
регулирование количества и размеров выносимых со сливом взвешенных частиц
(гидроклассификация).
К недостаткам способа, выбранного в
качестве прототипа, следует отнести то, что не устраняются эксплуатационные
трудности, связанные с работой фильтрационного передела, и затраты на ремонт
вакум-фильтров, поскольку необходимо фильтровать весь объем получаемой в
экстракторе пульпы и отделять фосфогипс от высоковязких (особенно при
использовании фосфоритов) продукционных растворов ЭФК. Промывка фосфогипса
осуществляется на фильтрующей поверхности вакуум-фильтра через слой
фильтруемого осадка, что предопределяет невысокую эффективность отмывки и
потери Р2О5 с фосфогипсом.
Кроме того, в описанном способе
отсутствует возможность классификации затравочных кристаллов фосфогипса по
размеру и их количественной дозировки в реакционную зону экстрактора.
К недостаткам аппарата для отмывки
осадка, выбранного в качестве прототипа, следует отнести неизбежность
разбавления промывной водой слива верхнего отстойника. Поэтому известные
конструкции пульсационных колонн неприменимы, когда необходимо не только хорошо
отмыть фазу, но и сохранить концентрацию основного вещества в сливе.
В способе получения экстракционной
фосфорной кислоты фосфорнокислую суспензию подвергают первичному отстаиванию с
удалением фосфорной кислоты, соответствующей по количеству образованной по
реакции, т. е. на стадии первичного отстаивания удаляют только продукционную
кислоту. Полученную при первичном отстаивании сгущенную фосфорнокислую
суспензию смешивают с промывной водой и подвергают вторичному отстаиванию с
одновременной противоточной промывкой фосфогипса свежей промывкой водой с
образованием водной суспензии фосфогипса. Водную суспензию фосфогипса
подвергают фильтрации с получением промывных вод.
Полученную при вторичном отстаивании
оборотную фосфорную кислоту, содержащую затравочные кристаллы фосфогипса,
направляют в реакционную зону экстрактора.
Полученные на стадии фильтрации
промывные воды (в данном случае это фильтрат, ибо собственно промывка проведена
согласно вышеизложенному ранее) разделяют на два потока, один из которых
используют в качестве оборотного для образования водной суспензии фосфогипса
(второй поток согласно вышеизложенному смешивают со сгущенной фосфорнокислой
суспензией, полученной при первичном отстаивании).
Осуществляется последовательное
отстаивание пульпы, причем отстаивание сопровождается противоточной промывкой
осадка с регулируемой скоростью восходящего потока промывной воды, что
позволяет осуществить одновременную гидроклассификацию кристаллов фосфогипса и
вносить в экстрактор вместе с оборотной ЭФК определенное количество затравочных
кристаллов фосфогипса. В результате проведения описанного процесса на
фильтрацию подают не фосфорнокислую пульпу, а суспензию фосфогипса в воде или в
слабом (до 0,5% Р2О5) растворе ЭФК. Этим определяется
снижение потерь ЭФК с фосфогипсом.
Подача в экстрактор регулируемого
количества затравочных кристаллов фосфогипса, способствующая их укрупнению и
выравниванию габитуса, снижение вязкости жидкой фазы в суспензии, подаваемой на
фильтрацию, приводит к значительному росту интенсивности фильтрационного
процесса и сокращению поверхности фильтрации. При этом снижаются затраты на
обслуживание и ремонт фильтров [5].
П р и м е р 2. В экстрактор подают 47
кг/ч фоссырья, 45 кг/ч 93% -ной серной кислоты и 215 кг/ч оборотного раствора
фосфорной кислоты, содержащего 6 мас. % затравочных кристаллов фосфогипса. В
результате реакции получают 300 кг/ч фосфорнокислой пульпы с Ж: Т = 2: 1, а из
экстрактора испаряется 7 кг/ч паров воды и фтористых соединений.
Полученная пульпа в количестве 300
кг/ч направляется в верхнюю отстойную зону, откуда при скорости восходящего
потока 0,3 м/ч сливается 65 кг/ч 21% ЭФК. Сгущенная пульпа поступает в
промежуточную отстойную зону, куда помимо оборотного потока промывной воды с
фильтра и промывной воды с низа колонны возвращается 50 кг/ч оборотной
фосфорной кислоты, что обеспечивает скорость восходящего потока в промежуточном
отстойнике 0,5 м/ч. В колонне за счет подачи в ее нижнюю часть 10 л/ч промывной
воды формируется восходящая скорость 0,3 м/ч. В сливе промежуточной отстойной
зоны имеется 265 кг/ч оборотной фосфорной кислоты с концентрацией 15% Р2О5
и содержанием 6 мас. % кристаллов фосфогипса, 50 кг/ч оборотной ЭФК
возвращается в промежуточный отстойник.
После отмывки в колонне на
массообменных элементах при наличии пульсации водная суспензия фосфогипса разбавляется
в нижнем отстойнике 90 кг/ч свежей промывной воды и 50 кг/ч промывной воды,
получаемой после фильтрации фосфогипса. Полученная суспензия направляется на
фильтрацию, откуда снимают 120 кг/ч фосфогипса.
Отфильтрованные промывные воды в
количестве 106 кг/ч делятся на два потока, один из которых (50 кг/ч)
направляется в нижнюю отстойную зону для разбавления водной суспензии
фосфогипса, а второй подается в промежуточную отстойную зону.[4,6]
Рис. 4. Схемы утилизации отходов
производства экстракционной фосфорной кислоты: а — при переработке
фосфоангидрита в серную кислоту и цемент: 1 — сушилка; 2 — силосы; 3 —
мельница; 4 — электрофильтры; 5 — циклон; 6 — вращающаяся печь; 7 - смеситель;
8 — холодильник; 9 — сушильная башня; 10 — конвертер; 11 — абсорбер; б — при
переработке фосфогипса в сульфат аммония: 1—реактор для приготовления (NH4)2СО3;
2 — мельница; 3 —реакторы двойного замещения; 4—барабанный фильтр; 5 — реактор-нейтрализатор;
6 — многокорпусный выпарной аппарат; в —при переработке фосфогипса в сульфид
кальция; 1—реактор 1; 2 — циклон; 3 — реактор II
Литература
1. Копылев Б. А. и др. Технология
экстракционной фосфорной кислоты М.: Химия, 1989. –460с.
2. «Общая химическая технология и основы
промышленной экологии». Под ред. Ксензенко. – М.: «КолосС», 2003г.
3. И. П. Мухленов «Основы химической
технологии». – М.: «Высшая школа», 1991 г.
4. И. П. Наркевич «Утилизация и
ликвидация отходов в технологии неорганических веществ». – М.: Химия, 1984 г.
5. М.Е. Позин, Р.Ю. Зинюк
«Физико-химические основы неорганической технологии». - Л.: Химия, 1985 г.
6. Н.С.Торочешников, А.И.Родионов,
Н.В.Кельцев, В.Н. Клушин «Техника защиты окружающей среды». - М.: Химия, 1981г