Курсовая работа: Производство экстракционной фосфорной кислоты
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].
Пример 1. В экстрактор подают 47 кг/ч фоссырья (фосфориты Каратау), 45 кг/ч 93%
-ной серной кислоты и 215 кг/ч оборотного раствора фосфорной кислоты (14,8% Р2О5),
содержащего 3 мас. % затравочных кристаллов. В результате реакции получают =
300 кг/ч фосфорнокислой пульпы с Ж: Т = 2,5: 1, а из экстрактора испаряется 7
кг/ч паров воды и фтористых соединений. Полученная фосфорнокислая пульпа
подается в верхнюю отстойную зону в количестве 300 кг/ч, где осуществляется ее
первичное отстаивание с получением в сливе 65 кг/ч 21% -ной экстракционной
фосфорной кислоты. При диаметре верхней отстойной части 0,5 м скорость восходящего потока составляет 0,3 м/ч. Сгущенная пульпа поступает в промежуточную
отстойную зону, где разбавляется оборотной промывной водой. Снизу противотоком
к оседающему фосфогипсу в отстойник поступает поток промывной воды, ждущий из
ствола колонны. Промежуточный отстойник выполняет роль, как отстойника, так и
смесителя, откуда в качестве слива отводится 215 кг/ч оборотной фосфорной
кислоты с концентрацией 14,8% Р2О5. При диаметре
промежуточной отстойной зоны 0,75 м и указанных потоках, скорость восходящего
потока составляет 0,4 м/ч, что обеспечивает вынос со сливом 6 кг/ч (3% твердого
в оборотной ЭФК) кристаллов фосфогипса. Оборотный раствор ЭФК направляется в
экстрактор, а осаждающийся фосфогипс из промежуточной отстойной зоны попадает в
зону основной отмывки (колонная часть аппарата). По колонне D = 0,2 м за счет подачи в ее нижнюю часть 10 л/ч свежей промывной воды формируется восходящий поток со
скоростью 0,3 м/ч, который, с одной стороны, препятствует распространению
собственно фосфорной кислоты в зону отмывки, с другой - пропускает осадок
фосфогипса, поскольку все кристаллы со скоростью осаждения меньше 09,4 м/ч
вынесены со сливом промежуточного отстойника. Промывка фосфогипса в колонной
части аппарата осуществляется при наличии восходящего потока промывной воды за
счет возвратно-поступательных колебаний (пульсации) столба суспензии на
массобменных элементах (тарелки "кримз"). Высота промывной зоны
(колонной части аппарата) составляет 8,8 м. Отмытый фосфогипс поступает в нижнюю отстойную зону, куда подается 90 л/ч промывной воды для разбавления суспензии
до Ж: Т = 1,15: 1 и транспортировки ее на фильтрацию. С фильтра снимается 120
кг/ч отмытого осадка фосфогипса с влажностью 33% и содержанием в жидкой фазе
0,5 % Р2О5, а отфильтрованные промывные воды в количестве
52 кг/ч направляются на разбавление в промежуточную отстойную зону.
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.
Страницы: 1, 2, 3, 4 |