Разработка выпарного аппарата с заданной годовой производительностью 165 тыс. тонн/год - Производство и технологии дипломная работа

Главная

Производство и технологии
Разработка выпарного аппарата с заданной годовой производительностью 165 тыс. тонн/год

Установки для выпаривания экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК). Расчет выпарного аппарата, тарельчатого абсорбера и барометрического конденсатора. Физико-химические особенности поглощения фтористых газов. Установки для абсорбции фтористых газов.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Фосфорная кислота имеет большое значение как один из важнейших компонентов питания растений. Фосфор используется растениями для построения своих самых жизненно важных частей - семян и плодов. Фосфорные удобрения способствуют повышению урожайности различных сельскохозяйственных культур. Они также благоприятно действуют на почву, способствуя ее структурированию изменению растворимости других содержащихся в почве веществ и подавлению некоторых образующихся вредных органических веществ.
Различные соли фосфорной кислоты широко применяют во многих отраслях промышленности, в строительстве, разных областях техники, в коммунальном хозяйстве и быту, для защиты от радиации, для умягчения воды, борьбы с котельной накипью и изготовления различных моющих средств. Одним из методов производства фосфорной кислоты является сернокислотное разложение апатитового концентрата в полугидратном режиме с образованием экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) полугидрата сульфата кальция и фторсодержащих газов, с последующим разделением осадка фосфогипса и фосфорной кислоты на карусельных вакуум-фильтрах, упариванием полученной кислоты до массовой доли Р 2 О 5 52,0-54,0 и абсорбцией фторсодержащих газов. Полугидратный процесс характеризуется техническими сложностями, связанные с повышенной температурой, выделением фтористых газов. Полугидратный процесс более чувствителен к отклонениям технологического режима, так как осуществляется в более узких интервалах температуры и концентраций Р 2 О 5 , СаО, SО 3 в жидкой фазе. Поэтому очень важным условием стабильной и эффективной работы полугидратных систем является оснащение их надежной системой контроля и автоматического регулирования, применения АСУТП.
Отходами в производстве ЭФК являются газообразные соединения фтора, а также сульфат кальция в виде полугидрата (фосфополугидрат). Фтор выделяется в газовую фазу в виде SiF 4 и НF. Вопросы улавливания и утилизации фтора в производстве ЭФК нашли свое рациональное решение путем водной абсорбции фтористых газов и используемой получаемой таким образом кремнефтористоводородной кислоты для производства фторсодержащих солей.
В зависимости от температуры и концентрации фосфорной кислоты, сульфат кальция выпадает в осадок в виде дигидрата или полугидрата. В соответствии с этим возможны 2 прямых способа производства экстракционной фосфорной кислоты: дигидратный, полугидратный.
Основные стадии дигидратного способа: экстракция внутренней циркуляцией и вакуумным или воздушным охлаждением экстракционной пульпы, дозревание пульпы после, отделение фосфорной кислоты на наливных вакуум-фильтрах. Для перекачивания пульпы и кислот используют, погружные насосы, для создания вакуума -- водокольцевые вакуум-насосы или паровые вакуум-эжекционные установки. Для поглощения выделяющихся соединений фтора используют абсорбционные аппараты различных типов. Стадией процесса, определяющей в основном его эффективность, является узел экстракции. В экстрактор подают серную кислоту, содержащую 75--93 % H 2 S0 4 . Использование 93 %-ной кислоты (при переработке апатитового концентрата) дает возможность увеличить подачу воды для промывки фосфогипса на вакуум-фильтре и тем самым увеличить производительность. Экстракционную пульпу охлаждают воздухом. Способ воздушного охлаждения более простой в аппаратурном оформлении, поскольку очистке от соединений фтора подлежит один поток газа. Но он связан с большим расходом воздуха, т. е. с использованием вентиляторов большой производительности, и с необходимостью применения абсорбционной аппаратуры большого объема. Для усовершенствования этого способа необходима разработка эффективного массообменного аппарата «воздух -- пульпа» с замкнутым циклом охлаждающего воздуха -- для повышения степени насыщения, а значит, уменьшения объемов охлаждающего воздуха и абсорбционной аппаратуры.
Полугидратные способы на предприятиях производят практически по той же схеме и в той же основной аппаратуре, что и для типового дигидратного процесса (охлаждение пульпы воздушное). Однако если вначале были изменены только некоторые параметры процесса, то в дальнейшем по мере накопления опыта и проведения дополнительных исследований была значительно изменена и технология.
Как и при интенсификации дигидратного процесса, в полугидратном процессе с целью исключения локальных пересыщений организовано предварительное смешение исходной серной кислоты с раствором разбавления и рециркулируемой пульпой, разделены зоны разложения и кристаллизации, внедрен двух зонный сульфатный режим что обеспечило повышение коэффициента извлечения Р 2 О 5 на 0,7 %--1,5 % (абс.) и позволило резко снизить содержание растворенного сульфата кальция, а это уменьшило инкрустацию оборудования и трубопроводов. Температура 94--97 ° С; содержание в жидкой фазе пульпы (первая и вторая зоны): 0,85--2,62 % S0 3 и 1,09 -- 0,25 % СаО; съем с фильтра 1408,7 кг/ (м 2 -ч); Опыт ранее проведенных работ и эксплуатации промышленных производств показал, что для этого процесса предпочтительнее использовать ленточные вакуум-фильтры (улучшается промывка ткани, исключаются отложения гипса). Переход полугидрата в дигидрат, особенно при добавке в водную суспензию стабилизатора, например известкового молока, происходит медленно, что позволяет удалять его в отвал гидротранспортом.
В схеме производства экстракционной фосфорной кислоты предусмотрены следующие системы очистки фторсодержащих газов, выделяющихся в технологическом процессе:
абсорбция фтора из газов после выпаривания фосфорной кислоты с получением кремнефтористоводородной кислоты массовой долей от 18,0 % до 22,0 %, направляемой на переработку в производство фторида алюминия или на СНКС,
санитарная очистка газов, состоящая из пяти систем:
от оборудования выпарного отделения.
Для абсорбционных процессов используются воды внутрицехового оборотного цикла и кислые стоки. Полученная слабая кремнефтористоводородная кислота возвращается в процесс. Очищенные газы через выхлопную трубу (Н=180 м) выбрасываются в атмосферу.
1.2 Установки для выпаривания экстракционной фосфорной кислоты
Для производства концентрированных фосфорных и сложных удобрений требуется фосфорная кислота, содержащая 37--55% Р 2 О 5 , а для получения полифосфатов аммония и концентрированных жидких удобрений -- полифосфорная кислота с 72--83% Р 2 О 5 . Поэтому во многих случаях фосфорную кислоту выпаривают.
Процесс выпаривания фосфорной кислоты осложнен сильной коррозией аппаратуры и выделением примесей. Горячая фосфорная кислота оказывает сильное корродирующее действие на большинство известных металлов, сплавов и силикатно-керамических материалов. Коррозия резко усиливается, если в выпариваемом растворе содержится 2--5% свободной H 2 SО 4 . Выделяющиеся в процессе выпаривания осадки забивают аппаратуру, в результате ее производительность резко снижается. Это затрудняет использование для выпаривания фосфорной кислоты типовых выпарных установок.
По мере увеличения концентрации фосфорной кислоты возрастает давление пара растворенной в ней кремнефтористоводородной кислоты H 2 SiF 6 и значительная ее часть удаляется в виде смеси четырехфтористого кремния SiF 4 и фтористого водорода HF. При выпаривании кислоты до 55--57% Р 2 О 5 в газовую фазу удаляется 85--90% содержащегося в ней фтора.
Рис 1. Вакуум-выпарной установки фирмы «Спейшим» (Франция) 1-теплообменник; 2- испаритель; 3- циркуляционный насос; 4- брызгоуловитель; 5- рециркуляционный бак; 6- циркуляционный насос; 7- промывная башня; 8- барометрический конденсатор; 9- вакуум-эжекторное устройство; 10- барометрический затвор.
На рис. 1 показана схема вакуум-выпарного аппарата. Исходная фосфорная кислота поступает в выпарной аппарат через подъемную трубу между теплообменником 1 и испарителем 2 . Упаренная кислота (51--53% Р 2 О 5 ,) выводится из испарителя самотеком в хранилище. Температура кислоты в испарителе 85-90 °С.
В вакуум-выпарном аппарате с графитовым теплообменником 1, обогреваемым паром (избыточное давление 2,5 ат), интенсивная циркуляция кислоты осуществляется осевым циркуляционным насосом 3. Вакуум в аппарате создается двухступенчатым пароэжекторным устройством. Отсасываемый из испарителя 2 соковый пар очищают от капель фосфорной кислоты в центробежном брызгоуловителе 4 и от фтористых соединений -- в промывной башне 7 , орошаемой 10--12%-ной кремнефтористоводородной кислотой. Очищенный соковый пар конденсируется в поверхностном конденсаторе 8 .
Внутренние поверхности баков, емкостей и трубопроводов гуммированы. Вакуум-выпарная установка требует регулярной промывки и механической чистки поверхностей теплообмена графитового теплообменника от накипи. Чистить теплообменники очень трудно из-за хрупкости графита. Минусы данной схемы:
1. Интенсивная коррозия пластинчатых теплообменников и крышек теплообменных пучков в верхней части трубок поверхностных конденсаторов.
2. На греющих поверхностях пластинчатых теплообменников откладывалась накипь, а промежутки между пластинами были забиты рыхлым осадком (сульфат кальция, кремнефториды натрия, калия и фосфаты полуторных окислов).
3. Из испарителей вместе с паром уносилась фосфорная кислота, а в промывных башнях получалась кремнефтористоводородная кислота с увеличенным содержанием Р 2 О 5 (0,5--0,7%).
Рис 2. Вакуум-выпарная установка фирмы «Нрайон» (Бельгия)
1 -- графитовые теплообменники; 2 -- испаритель; 3 -- рециркуляционный бак фосфорной кислоты; 4 -- циркуляционные насосы;5- насос; 6 -- брызгоуловитель; 7 -- промывные башни; 8 -- барометрический конденсатор; 9 -- двухступенчатое вакуум-эжекторное устройство; 10 --барометрический затвор; 11 -- рециркуляционные баки; 12 -- циркуляционные насосы кремнефтористоводородной кислоты.
На рис. 2 представлена Вакуум-выпарная установка фирмы «Нрайон» (Бельгия). Исходная фосфорная кислота поступает в рециркуляционный бак с мешалкой 3, смешивается с концентрированной кислотой и далее циркуляционными насосами 4 подается с температурой 64 С С в два графитовых теплообменника 1, обогреваемых паром. Подогретая в теплообменниках кислота поступает в испаритель 2 , а оттуда снова возвращается в рециркуляционный бак. Температура кислоты в испарителе 72 °С. Соковый пар после испарителя очищается от фтористых соединений в трех последовательно соединенных промывных башнях 7 , орошаемых кремнефтористоводородной кислотой. Далее обесфторенный соковый пар конденсируется в барометрическом конденсаторе 8. Вакуум в установке создается двухступенчатым эжекционным устройством 9.
Для этой установки характерны громоздкий узел абсорбции фтористых соединений, а также значительный расход мощности на циркуляцию фосфорной кислоты из за большого гидравлического сопротивления теплообменников.
Рис 3. Двухступенчатая установка для концентрирования фосфорной кислоты с рециркуляцией пульпы
1 -- 4 -- насосы; 5 -- питательный бак-отстойник; 6 -- первая ступень выпарки; 7 -- вторая ступень выпарки; 8 -- центрифуга.
На рис 3 представлена схема выпаривания фосфорной кислоты с рециркуляцией пульпы. Она позволяет получить осветленный готовый продукт. Для этого из упаренной кислоты отделяют на центрифуге 8 нерастворимые частицы, возвращают их в отстойник-питатель 5 , куда подают поступающую на концентрирование исходную кислоту. Шлам из отстойника перекачивают на вакуум-фильтр, а жидкость -- в выпарной аппарат. Инкрустация греющей поверхности существенно уменьшается при регулировании кристаллизации выделяющихся примесей. Для этого в циркуляционный контур вакуум выпарных аппаратов включают специальную емкость для кристаллизации основной массы примесей и укрупнения их частиц.
Рис 4. Вакуум-выпарной аппарат с кристаллизатором
1 -- барометрический конденсатор с эжектором; 2 -- испарительная камера; 3 -- кристаллизатор; 4 -- подогреватель; 5 -- циркуляционный насос.
Вакуум-выпарной аппарат с кристаллизатором (рис. 4) состоит из испарителя, кристаллизационной камеры, циркуляционного насоса и подогревателя. Исходную фосфорную кислоту вводят через циркуляционную трубу, откуда в смеси с пульпой, поступающей из кристаллизатора 3, направляют через подогреватель 4 в нижнюю часть испарителя 2 . В подогревателе примеси частично выделяются в виде зародышевых кристаллов и во взвешенном состоянии поступают в испаритель. Образовавшиеся водяные пары отводятся в конденсационную систему. Сконцентрированный раствор стекает из испарителя по центральной циркуляционной трубе в кристаллизатор. Здесь кристаллизация продолжается на ранее выпавших зародышах, в результате чего примеси выделяются в виде крупных кристаллов. По мере роста кристаллы опускаются на дно аппарата, откуда их выводят и отфильтровывают от кислоты. Для этого из кристаллизатора отводят на фильтр часть пульпы.
Влажные кристаллы возвращают в экстракторы разложения фосфата для использования уносимой ими фосфорной кислоты. Основную массу пульпы отводят из кристаллизатора и после смешения с исходной кислотой вновь возвращают в цикл. Подобная система может работать непрерывно 30 суток до остановки для удаления отложений, что снижает время простоя и увеличивает срок службы аппаратов.
Для концентрирования экстракционной фосфорной кислоты из апатита от 25--30% до 54% Р 2 О 5 применяются однокамерные барабанные концентраторы.
На рис 5 представлена принципиальная схема выпарной установки с концентратором. Исходная фосфорная кислота из емкости 2 подается насосом 1 на напорный бак 3 и далее поступает в барабанный концентратор 6. Греющим агентом служат топочные газы, полученные при сжигании мазута в топке 5. Упаренная кислота из концентратора поступает на воздушное охлаждение в колонну 13 , затем в емкость 14, откуда насосом 15 откачивается в отделение производства двойного суперфосфата.
Рис 5. Выпарная установка с барабанным концентратором
1, 10, 11, 15, 17 -- центробежные насосы; 2 -- емкость исходной кислоты; 3 -- напорный бак;4 -- воздуходувка; 5 -- топка; 6 -- барабанный концентратор; 7 -- электрофильтр; 8,9 -- абсорбционные колонны; 12 -- воздуходувка; 13 -- охладительная колонна- 14 -- емкость концентрированной кислоты; 16 -- бак; 18 -- вентилятор.
Отходящие из концентратора газы, загрязненные туманом фосфорной кислоты и фтористыми соединениями, поступают на очистку в узел абсорбции. Он состоит из последовательно соединенных электрофильтра 7 и двух абсорбционных колонн 8, 9. Далее вентилятором 18 через выхлопную трубу газы выбрасываются в атмосферу.
Орошение осуществляется противотоком: из первой по ходу процесса абсорбционной колонны откачивается 10%-ная кремнефтористоводородная кислота, в последнюю подается на орошение вода в количестве, необходимом для поддержания указанной концентрации кремнефтористоводородной кислоты. Кремнефтористоводородная кислота собирается в баке 16, откуда откачивается в производство кремнефторида натрия. Топка представляет собой стальной горизонтальный цилиндр, футерованный внутри огнеупорным шамотным кирпичом.
Топочные газы образуются в результате сгорания мазута, поступающего в механические форсунки под избыточным давлением 12--14 ат.
1 -- корпус; 2 -- барботажная труба; 3 -- газоход; 4 -- перегородка.
Концентратор представляет собой стальной, футерованный кислотоупорным кирпичом на арзамитовой замазке горизонтальный цилиндрический аппарат. Топочные газы поступают через барботажную трубу 2, заглубленную в слой кислоты на 80 мм. Часть барботажной трубы, находящаяся в контакте с горячими газами, футерована огнеупорным кирпичом, а находящаяся в контакте с кислотой -- кислотоупорным кирпичом. Внутри концентратора имеется перегородка 4 с окнами; она выполнена из кислотоупорного кирпича и предназначена для отделения брызг кислоты от парогазовой смеси.
Недостатками концентратора являются значительное выпадение гипса и других примесей (из-за этого аппарат приходится останавливать на чистку через каждые 10--15 суток работы), а также большой брызгоунос, затрудняющий нормальную эксплуатацию узла абсорбции. Концентратор и узел абсорбции не отвечают современным требованиям и эта установка не может быть положена в основу проектов новых промышленных схем.
1.3 Установки для абсорбции фтористых газов
Абсорбционные аппараты, используемые для улавливания фторсодержащих газов в промышленности, прошли большой путь развития от малоинтенсивных и малопроизводительных устройств к абсорберам с высокой эффективностью, позволяющих обрабатывать большие количества газа и постоянно вытесняющих своих предшественников. Тем не менее на предприятиях наряду с новейшими аппаратами используются традиционные системы очистки газов, например полые распиливающие аппараты, веерные абсорберы, насадочные колонны. В последнее время широкое распространение получили также абсорберы Вентури, пенные скоростные аппараты, полые скоростные скрубберы и др. Распыливающие скрубберы широко используют в цехах для улавливания фтористых соединений в отделениях экстракции и выпарки фосфорной кислоты.
Для улавливания фтора из газов после вакуум-выпарных аппаратов и вакуум-испарителей применяют полые башни, которые устанавливают перед поверхностными конденсаторами или конденсаторами смешения. Полые абсорберы отличаются простотой конструкции, обладают низким гидравлическим сопротивлением. Наибольшую эффективность обеспечивает расположение форсунок в несколько ярусов. Узел абсорбции включает полую башню со встроенным брызгоуловителем и тремя ярусами центрально расположенных форсунок, циркуляционный бак и насос. Башня орошается в циркуляционном режиме продукционной кремнефтористоводородной кислотой при помощи насоса. В циркуляционный бак непрерывно поступает вода в количестве, необходимом для получения кислоты концентрацией 10--14 % H 2 SiF 6 при содержании Р 2 0 5 0,01 -- 0,09 %. Вакуум в системе 82--86 кПа. Концентрация упаренной кислоты в контуре аппарата 51,9--53,5 % Р 2 О 5 . экстракционный фосфорный кислота фтористый
В последнее время в промышленности минеральных удобрений нашли широкое применение пенные абсорберы, которые по нагрузке и по интенсивности массопередачи в несколько раз превосходят аппараты других конструкций при относительно низкой затрате энергии.
Эти аппараты могут устойчиво работать при значительных колебаниях нагрузки по газу (в диапазоне скоростей 3--8 м/с), они характеризуются устойчивостью к забиванию и высокой запыленности газового потока, что очень важно в многотоннажном производстве фосфорных и сложных удобрений.
Разновидностями пенных аппаратов являются абсорберы с псевдоожиженной насадкой, со стабилизатором пены, полые высокоскоростные аппараты с внешней или внутренней циркуляцией жидкости.
Рис 7. Схема абсорбции фтористых газов а производстве ЭФК с использованием АПН
1-брызгоотделитель; 2- форсунки; 3- абсорберы; 4-орошаемый газоход; 5- циркуляционные сборники; 6- циркуляционные насосы; 7- вентилятор.
Рис 8. Пенный аппарат со стабилизатором слоя
1-корпус; 2- решетка; 3- стабилизатор пены; 4-ороситель.
В настоящее время в промышленности находится свыше тысячи газоочистительных установок, в состав которых входят абсорберы пенного типа. Абсорберы с псевдоожиженной насадкой используются в производствах двойного и простого суперфосфата, экстракционной фосфорной кислоты, аммофоса, нитроаммофоски и других удобрений.
На рис. 8 показана принципиальная схема абсорбции газов, выделяющихся при производстве фосфорной кислоты по полугидратному методу. Каждый абсорбер орошается в циркуляционном режиме. Продукционную кремнефтористоводородную кислоту выводят из цикла орошения 1-й ступени абсорбции. Данная система характеризуется следующими показателями: количество выделяющихся фтористых газов 40000 м 3 /ч при мощности производства 140 тыс. т Р 2 0 6 в год; концентрация фтора в газах до 2--4 г/м 3 ; температура поступающих газов 85--95 °С; скорость газа в аппарате 2,5--3,5 м/с; плотность орошения 30--60 м''/(м 2 -ч), доля свободного сечения опорной решетки 40 %. В аппарате 2--3 слоя насадки с высотой каждого в статическом состоянии 35--40 мм Сопротивление одного слоя 1000 Па.
Недостатками абсорберов с шаровой насадкой и пенных аппаратов со стабилизатором слоя является узкий интервал рабочих скоростей, отсутствие надежной конструкции брызгоуловителя (в связи с чем возможен значительный унос жидкости из аппарата). Пенные газоочистители ПАСС, кроме того, сложны в наладке, неустойчивы к нарушениям технологического режима (снижение или возрастание объема газов, увеличение запыленности и т. п.), для них требуется тщательный подбор размеров стабилизатора. При создании абсорбционных систем по очистке от фтора с нагрузкой по газу 200 тыс. м 3 /ч и более эти аппараты получаются слишком громоздкими.
Пенные аппараты по интенсивности массопередачи и степени очистки, а также по эксплуатационным качествам значительно превосходят аппараты других конструкций. Их внедрение в промышленную практику отвечает современным тенденциям в развитии массообменных аппаратов.
1.4 Физико-химические особенности поглощения фтористых газов
Улавливание фтористых соединений при производстве экстракционной фосфорной кислоты дает возможность решить две важные задачи. Первая задача заключается в снижении содержания фторида водорода и тетрафторида кремния в отходящих газах до норм, обеспечивающих соблюдение при рассеивании предельно допустимой концентрации этих веществ в приземном слое атмосферного воздуха. Вторая задача сводится к утилизации фтористых газов, которые являются ценным сырьем для производства фтористых соединений, необходимых в различных отраслях промышленности и техники.
Фтористые газы в производстве экстракционной фосфорной кислоты поглощают главным образом водой с получением кремнефтористоводородной кислоты для санитарной очистки газов используют известковое молоко (1--2 % СаО).
Кремнефтористоводородная кислота -- одна из самых сильных кислот. В газообразном состоянии диссоциирует на фторид водорода и тетрафторид кремния. По мере изменения концентрации фтора и кремния в растворе изменяются давление паров HF и SiF 4 и состав газовой фазы. Для расчета движущих сил абсорбции (при улавливании фтористых газов водой) необходимы данные по равновесному давлению паров HF и SiF 4 над системами HF - H 2 SiF 6 - Н 2 0; H 2 SiF 6 -Si0 2 -Н 2 0; а при содержании в абсорбционных растворах фосфорной кислоты -- над системами H 2 SiF 6 -- Н 3 Р0 4 --Н 2 0 и H 2 SiF 6 --Si0 2 --Н3РО4 -- Н 2 0.
Температурная зависимость давления пара HF и SiF 4 над растворами кремнефтористоводородной кислоты описывается уравнением Августа: LgP=B-A/T.
Система H 2 SiF 6 --H 2 0(F:Si0 2 = 6): для HF А = 3440,70 +34,9769С; В= 10,3215 - 0,2041С;
для SiF 4 А =3276,53+ 11,3102С; В = 9,1153 + 0,1440С.
Система H 2 SiF 6 -Si0 2 -HF(F:Si0 2 =5): для HF A = 3999,13--88,5440C; B=12,3659--0,2679C; для SiF 4 A =4383,24-70,3337C; B = 12,6893-0,1523C.
Система HF-H 2 SiF 6 -H 2 0(F:Si0 2 = 7): для HF A =3440,70-34,97690C; B = 11,1219-0,0479C.
Система H 2 SiF 6 - H 3 P0 4 - H 2 0 (F: Si0 2 =6, P 2 0 5 =1 3 %): для HF A = 2926,15 -- 61,5255C; B= 9,2546-0,1366C;
для SiF, A =4173,31-7011203С; B= 11.6711-0,1146C.
Система H 2 SiF 6 -- H 3 P0 4 -- Si0 2 -- H 2 0 (F: Si0 2 = = 5; P 2 0 5 = 3%):
для HF A =4029,24-- 110,3275C; B = 12,4576-0,3357C -
для SiF 4 A =3696,70 + 89,9584C; B= 10,3971 + 0,3929C.
Результаты расчетов, получаемые по этим формулам, показывают, что по мере снижения фторного числа (мольного отношения F:Si) в растворе, уменьшается отношение HF:SiF 4 в газовой фазе. Скорость перехода фтористых соединений в абсорбционный раствор подчиняется тем же закономерностям, что и скорость улавливания любого газообразного вещества жидкой фазой. Как известно, скорость перехода вещества пропорциональна степени отклонения от равновесия (разности концентраций фтора в одной из фаз и равновесной концентрацией). Помимо этого, скорость массообменного процесса пропорциональна поверхности соприкосновения фаз. Таким образом основными факторами, влияющими на скорость перехода фтора из газовой фазы в жидкую, являются коэффициент массопередачи, удельная поверхность соприкосновения фаз и движущая сила абсорбции. Эти факторы определяют конструктивные особенности аппаратов, применяемых для улавливания.
1.5 Характеристика производимой продукции
Кислота фосфорная экстракционная. Техническое наименование продукта. Экстракционная фосфорная кислота (ЭФК). Фосфорной кислотой упрощенно называют ортофосфорную кислоту (о-фосфорная кислота). Её химическая формула - Н 3 РО 4 , молярная масса 98 г/моль.
Продукционная упаренная экстракционная полугидратная фосфорная кислота должна соответствовать требованиям СТП 113_00203648_098_2000, приведенным в таблице
Таблица 1. Требования СТП 113_00203648_098_2000 к качеству экстракционной фосфорной кислоты.
Для производства гранулированных минеральных удобрений (уч-к №1, уч-к №2 ПМУ)
Массовая доля Н З РО 4 в пересчёте на Р 2 О 5 ,% не менее
(допускается 4,0 при условии суммы примесей не более 8,0)
при условии суммы примесей (SO 3 + тв.в + F) не более 8,0
Массовая доля Fе 2 O 3 , % не 6олее
Массовая доля Аl 2 О З , % не более
Массовая доля органического углерода, % не более
1.6 Основные свойства экстракционной фосфорной кислоты, физико-химические свойства и константы
Физические свойства растворов фосфорной кислоты приведены в таблицах 2 и 3.
Таблица 2. Зависимость плотности, температур кипения и замерзания, удельной теплоемкости растворов фосфорной кислоты от массовой доли Р 2 О 5
Температура при атмосферном давлении, 0 С
Таблица 3. Зависимость вязкости растворов фосфорной кислоты от температуры и массовой доли Р 2 О 5
Экстракционная фосфорная кислота на ОАО «Аммофос» используется на Производстве минеральных удобрений (ПМУ) для производства: аммофоса, диаммонийфосфата, диаммофоски, NРК, ЖКУ.
Экстракционная фосфорная кислота на ОАО «Аммофос» производится только для внутризаводского использования и транспортируется по трубопроводам. Паспорт безопасности регистрации не подлежит.
Рис 9. Технологическая схема отделения концентрирования ЭФК
Концентрирование фосфорной кислоты до массовой доли от 52,5 % до 54,0 % Р 2 О 5 производится на вакуум-выпарной установке. Она состоит из греющей камеры и сепаратора, снабженного центробежным брызгоуловителем. Слабая фосфорная кислота с содержанием Р 2 О 5 26 % поступает в верхнюю часть греющей камеры в трубное пространство, где доводится до температуры кипения водяным паром, который подается в межтрубное пространство. Нагрев раствора в теплообменнике и выпаривание осуществляются за счет теплоты конденсации греющего пара. Упаренный раствор из выпарного аппарата поступает на дальнейшую переработку.
При выпаривании фосфорной кислоты образуется водяной пар и газ SiF 4 . Смесь газа SiF 4 и водяного пара поступает для очистки в тарельчатый абсорбер. Смесь подается в нижнюю часть абсорбера. Сверху тарелки орошаются водой. В результате процесса абсорбции газ SiF 4 поглощается водой и выводится в нижней части аппарата в виде раствора SiF 4 в H 2 O. Водяные пары после абсорбции направляются в барометрический конденсатор. Вода подается через штуцер в верхней части аппарата и стекает по полкам. Сконденсировавшиеся пары и вода самотеком направляется в сборник. Не сконденсировавшиеся водяные пары попадают в ловушку и затем поступают на систему пароэжекторных насосов.
2.1.1 Исходные данные и составлени е материального баланса
G k - расход упаренной кислоты, G k 1 =165000 т/год;
N см - число смен непрерывной работы, N см =320;
R- количество часов работы аппаратов в сутки, R=24;
-массовый расход не упаренной кислоты;
,- массовые доли растворённого вещества в начальном и конечном растворе;50,=75.
2.1.2 Определен ие температуры кипения раствора
Абсолютное давление в паровой фазе 0,1 ат. Определим давление в сепараторе в Па:
Среднюю температуру кипения рассчитываем на середину высоты греющих труб. Давление в среднем слое труб трубах рассчитываем по формуле:
плотность фосфорной кислоты,кг/м 3 ; [10, с. 5 табл.1];
высота уровня раствора в греющей камере равна длине трубок т.к. испарение паров происходит в сепараторе, м;
Определим температуру кипения раствора по правилу Бабо:
- давление водяного пара при 0,1 ат;
- давление в среднем сечении труб, = 0,204 кгс/см 2 ;
-давление пара при t кип и атмосферном давлении, = 2,755 кг/см 2 ;
Согласно правилу Бабо раствор будет кипеть при той же температуре, что и температура кипения воды при давлении насыщенных паров = 0,838 кг/см 2
Из выше стоящего следует, что температура кипения раствора=94,2
6) потери теплоты в окружающую среду и на дегидратацию (обезвоживание) принимаем 5% от прихода теплоты, т.е.
Из общего расхода теплоты находим расход пара:
Таким образом, тепловая нагрузка равна:
определяем удельный расход пара на 1кг испаряемой воды:
2.1.3 Определен ие поверхности теплообмена
Определим ориентировочный коэффициент теплоотдачи :
- коэффициент, учитывающий физико-химические свойства конденсата;
Вт/м 2 *К - коэффициент теплопроводности [10, с. 5 табл.1];
кг/м 3 - коэффициент плотности [10, с. 5 табл.1];
кДж/кг- удельная теплота испарения конденсата [10, с. 5 табл.2];
Па*с- удельная вязкость конденсата [10, с. 5 табл.1];
Находим ориентировочный коэффициент :
Вт/м*К- теплопроводность раствора при [10, с. 5 табл.2];
кг/м 3 - плотность раствора при [10, с. 5 табл.1];
н*м- поверхностное натяжение при [10, с. 6 табл.3];
- теплоемкость раствора [10, с. 5 табл.2];
Па*с- динамическая вязкость [10, с. 5 табл.1];
кг/м 3 - плотность вторичного пара при 5 атм [2, с. 548 табл.ХХХIX];
кг/м 3 - плотность вторичного пара при атм. давлении [2, с. 548 табл.ХХХIX];
кДж/кг- теплота парообразования вторичного пара [2, с. 548 табл.ХХХIX].
На основании расчётов ориентировочных коэффициентов теплоотдачи , и полезной разности температур составляем систему уравнений:
Приведенную систему мы решаем с использованием математического пакета программы Mathcad. Используя расчеты получаем, что тепловая нагрузка равна.
Определяем поверхность теплопередачи:
Q- Теплота прихо
Разработка выпарного аппарата с заданной годовой производительностью 165 тыс. тонн/год дипломная работа. Производство и технологии.
Элементы Налогообложения Реферат 2022
ПЛАНЕТНЫЕ АСПЕКТЫ.
Родина Золотая Колыбель Сочинение
Реферат: Методы правового регулирования предпринимательских отношений
Курсовая работа: Учет товаров. Скачать бесплатно и без регистрации
Лабораторная Работа Выявление Приспособлений Организмов
Реферат На Тему Сущность И Роль Телевидения В Современном Информационном Обществе
Хиик Сибгути Курсовой Проект Мультисервисные Сети
Дипломная Сбалансированность Бюджета Пенсионного Фонда 2022
Математика 6 Класс Ершов Самостоятельные Контрольные Работы
Дипломная работа по теме Проектирование районной электрической сети в Тамбовской области
Статья: Интернет-торговля в России
Реферат по теме Амплитудная модуляция и фазовое рассогласование магнитных сверхструктур
Контрольная работа по теме Моделирование производственных процессов
Реферат: Берегової смуга \укр\
Оценка Риска Реферат
Реферат: Методические рекомендации по выполнению курсовых работ по дисциплине «Информатика» для студентов инженерных специальностей Бийск
Вебинар По Декабрьскому Сочинению 2022
Дипломная работа: Ответственность за разбой
Доклад по теме Евгений Иванович Носов
Развлекательный центр "Гранд" с услугами общественного питания - Менеджмент и трудовые отношения дипломная работа
Разбой, как форма хищения - Государство и право дипломная работа
Развитие гендерной проблематики в прозе современной Германии - Иностранные языки и языкознание курсовая работа