Реконструкция цеха экстракционной фосфорной кислоты ОАО “ГХЗ”

1.2 Совершенствование процесса фильтрации суспензии

Большое значение в работе цеха экстракционной фосфорной  кислоты имеет разделение суспензии на фосфогипс и экстракционную фосфорную кислоту путем фильтрации с отмывкой фосфогипса от Р₂О₅ фильтратами различной концентрации водой для уменьшения потерь фосфорной кислоты. С этой целью используются фильтры.

Наиболее  универсальными и менее требовательными  к гранулометрическому составу  обезвоживаемых продуктов являются ленточные вакуум-фильтры. При достаточно развитой рабочей поверхности обезвоживание  в них происходит под действием, главным образом, двух факторов: гравитации и перепада давлений по обе стороны  фильтровального полотна с находящимся  на нем слоем осадка. При этом имеет место как вытеснение жидкости из пор осадка давлением, так и  просушка его воздушным потоком, за счет отсоса жидкости из пор

Незначительное  время и малая скорость перемещения частиц по рабочей поверхности (в основном при загрузке) и благодаря этому небольшой абразивный износ фильтровального полотна, позволяют выполнять рабочую поверхность с большой пропускной способностью при малых отверстиях, что дает возможность получать на ленточных вакуум-фильтрах при обезвоживании угольных продуктов обогащения лучшие, чем у барабанных, карусельных и иных фильтров.

В [12]описан ленточный вакуум-фильтр, применяемый для обезвоживания суспензий, в том числе и мелко-зернистых. Этот вакуум-фильтр содержит бесконечную дренажную ленту, имеющую продольный ряд отверстий и покрытую фильтровальным полотном, ведущий и ведомый барабаны, раму, одну удлиненную вакуум-камеру, расположенную вдоль дренажной ленты и примыкающую щелевидным отверстием в своей верхней стенке к продольному ряду отверстий в дренажной ленте, лоток для подачи суспензии.

Наружная  сторона дренажной ленты рифленая, канавки которой вместе с фильтровальным полотном образуют каналы для перемещения  фильтрата и воздуха к продольному ряду отверстий в дренажной ленте, сообщенных со щелевидным отверстием в верхней стенке вакуумной камеры.

Работает вакум-фильтр следующим образом: подлежащая обезвоживанию суспензия по питающему лотку поступает на движущееся с дренажной лентой фильтровальное полотно. Жидкость (фильтрат) под действием гравитации и главным образом вакуума в вакуумной камере перемещается через фильтровальное полотно в канавки дренажной ленты и далее через продольный ряд отверстий в дренажной ленте в вакуумную камеру, из которой удаляется за пределы вакуум-фильтра. Твердые частицы задерживаются на фильтровальном полотне, образуя слой осадка, поры, между частицами которого заполнены жидкостью. В зоне просушки через осадок под действием разрежения в вакуумной камере проходит воздух, вытесняющий из пор жидкость, которая транспортируется воздушным потоком по канавкам рифленой стороны дренажной ленты и далее через продольный ряд отверстий в дренажной ленте в вакуумную камеру.

Продольное  по отношению к дренажной ленте  расположение вакуумной камеры и щелевидного отверстия в ее верхней стенке предопределяет большую удаленность этого отверстия от части поверхности фильтровального полотна.

Известен вакуум-фильтр [13], содержащий фильтровальное полотно, опорную дренажную перфорированную ленту, установленную на ведущем и ведомом барабанах, причем перфорированная лента и барабан установлены внутри вакуумной камеры, на раму.

Зона фильтрования и зона просушки не разделены между  собой, из-за чего площадь поверхности  фильтровального полотна с находящимся  на нем слоем осадка, через которую  поступает воздух в вакуумную камеру, регулируема по величине.

Регулируемая площадь поверхности осадка, через которую проходит воздух при его просушке, во-первых, увеличивает разрежение в вакуумной камере и, во-вторых, уменьшает энергозатраты. Низкая конечная влажность (не более 28%) обезвоженного осадка и пониженные энергозатраты являются существенными достоинствами этого вакуум-фильтра.

В настоящее  время на ОАО «Гомельский химический завод» в цеху экстракционной фосфорной кислоты установлен карусельный вакуум-фильтр. Его технические характеристики: поверхность фильтрования 80 м², рабочее давление 0,035 МПа, масса 90 т., интенсивности 434 кг/ч фосфогипса с 1 м² фильтра, коэффициента отмывки – 0,97.

Однако он имеет ряд недостатков, а именно: сложность конструкции фильтра, так как присутствует большое количество подвижных и вращающихся деталей и механизмов, что приводит к преждевременному их износу и поломкам, а это в свою очередь влечет простои производства и незапланированные ремонты. Сюда же следует отнести громоздкость, излишнее энергопотребление и износ оборудования.

Неоспоримые достоинства ленточных вакуум-фильтров, описанных в п. 1.2, позволяют устранить  вышеизложенные недостатки карусельного вакуум-фильтра.

Для действующего производства предлагается установить ленточный вакуум фильтр ПРОГРЕСС-ЛОП [14].

Его технические  характеристики следующие: поверхность фильтрования 90м², рабочее давление 0,05 МПа, температура рабочей среды колеблется от 10 до 85˚С, установленная мощность – 41,5 кВт, масса фильтра 56,15 т., материал – углеродистая сталь.

Замена на ленточный вакуум-фильтр позволит увеличить  площадь фильтрования на 10 м², по сравнению с карусельным, что приведет к уменьшению толщины слоя осадка, а это в свою очередь увеличит коэффициент фильтрования. Также по п. 5.1.5 уменьшится количество отсасываемого воздуха до 3112 нм³/ч и как результат – поддержание рабочего давления на уровне 0,05 МПа.

После установки ленточного вакуум-фильтра увеличится степень отмывки фосфогипса от Р₂О₅ с 0,97 до 0,98 (0,97 и 0,98 – экспериментальные данные НИИХИММАШа). Это достигается за счет более совершенной и практичной фильтровальной ткани, а также из-за создания большего разряжения – 0,05 МПа. Увеличение коэффициента отмывки позволит увеличить производительность.

По данным п. 12.2.4 видно, что замена карусельного вакуум-фильтра на ленточный приведет к увеличению объемов производства, уменьшению себестоимости с 836,2 тыс. руб. за тонну продукции до 830,3 тыс. руб. (0,7%). Рост рентабельности составит 2%, а окупаемость капитальных затрат – три года.

Все вышеперечисленные  аспекты позволяют сделать вывод  о том, что реконструкция отделения фильтрации ЦФК целесообразна и необходима.