Сернокислотное разложение апатитоваго концентрата в экстракторе

Отсасываемые  от второго реактора (поз.Р-19/2) газы проходят очистку от фтористых соединений и кремнегеля в газоходах и полом абсорбере (поз. С96), орошаемых форсунками  производительностью 100 м³/ч. Одна форсунка в газоходе от газовой коробки, одна в полом абсорбере, и одна в газоходе от полого абсорбера к АПС (поз.С60). Подача абсорбционного раствора в газоходы и полый абсорбер производится насосами (поз.212/1-3) (2 в работе, 1 в резерве).

Дальнейшая  очистка от фтористых соединений происходит в двухступенчатом абсорбере  АПС (поз.С60) диаметром 2,3 м высотой 9,0 м. Верхняя тарелка абсорбера орошается жидкостью от системы абсорбции КВФ и баковой аппаратуры.

Из  нижней ступени АПС орошающая  жидкость поступает в циркуляционный сборник (поз.Е211).

Очищенные  газы после абсорбера АПС хвостовым  вентилятором (поз.В65) ВМН-17 направляются в газоход (поз.101) и далее выбрасываются через высотную трубу в атмосферу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4. Устройство  и характеристика  экстрактора

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 

 

 

1.6 охрана

Отходами в производстве ЭФК  являются газообразные соединения фтора, а также сульфат кальция в  виде дигидрата (фосфогипс) или полугидрата (фосфополугидрат). Фтор в дигидратном процессе выделяется в газовую фазу преимущественно в виде SiF₄, в полугидратном процессе помимо SiF₄ газовая фаза содержит НF.

Вопросы улавливания и утилизации фтора в производстве ЭФК нашли  свое рациональное решение путем  водной абсорбции фтористых газов  и используемой получаемой таким образом фторкремниевой кислоты для производства фторсодержащих солей.