ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение полифосфорной кислоты из "Термическая фосфорная кислота, соли и удобрения на ее основе" Технические полифосфорные кислоты представляют собой смеси кислот различной степени гидратации, находящиеся в равновесном состоянии. Схемы производства полифосфорной кислоты кроме разнообразия в аппаратурном оформлении различаются применением для сжигания фосфора предварительно осушенного или непосредственно атмосферного воздуха. В первом случае полифосфорная кислота получается в результате практически полной абсорбции паров фосфорного ангидрида концентрированной полифосфорной кислотой, а во втором — вследствие образования тумана фосфорной кислоты за счет влаги атмосферного воздуха, и возникает необходимость для ее извлечения из газов применять специальные аппараты. [c.129] Температуру газов, выходящих из холодильника 3, измеряют и регулируют автоматически и устанавливают в зависимости от парциального давления паров фосфорного ангидрида с таким расчетом, чтобы она всегда была намного выше точки росы фосфорного ангидрида. Температура газов на выходе из абсорбера 215—j230° . [c.131] На рис. П1-25 приведена расчетная кривая зависимости точки росы фосфорного ангидрида для газов, полученных сжиганием фосфора в сухом воздухе, от избытка последнего. Пользуясь этим графиком, можно выбирать требуемые температурные условия работы воздушного холодильника и абсорбционной башни. В нашем примере температура газов, поступавших в абсорбер, почти вдвое превышала температуру, соответствующую точке росы фосфорного ангидрида. [c.131] Опыты (рис. П1-26) показали, что степень абсорбции паров фосфорного ангидрида резко возрастает с повышением концентрации фосфорной кислоты, подаваемой на орошение абсорбционной башни. Как видно из рисунка, степень извлечения, приблизительно равная 98%, может быть достигнута при концентрации орошаемой кислоты не ниже 87% Р2О5. [c.131] Непременным условиям для проведения процесса по такой схеме является исключительное постоянство концентрации, расхода и температуры кислоты, подаваемой на орошение, что, естественно, затрудняет эксплуатацию системы. Интенсивность орошения, как показали опыты, должна быть не менее 1300 кг/ч на 1 м сечения абсорбционной башни при скорости газов примерно 0,65 м/с. [c.131] Получаемая таким способом высококонцентрированная полифосфорная кислота (85% Р2О5) отличается незначительной по сравнению с ортофосфорной кислотой коррозионной активностью ее, вероятно, можно перевозить в более дешевых обычных стальных цистернах. [c.131] Второй ВЫВОД, несомненно правильный сам по себе, не может быть отнесен к достоинствам описываемой установки, поскольку достигаемая в башне (без электрофильтра) степень улавливания фосфорного ангидрида недостаточна, так как содержание пятиокиси фосфора в отходящих газах не удовлетворяет санитарным требованиям. [c.132] Барилко, а также М. М. Кобрина и Н. Н. Постникова, результаты которых изложены в гл. I и II, показывают, что полифос-форные кислоты могут быть получены осаждением тумана фосфорной кислоты при повышенной температуре (по Кобрину, около 350 °С) в обычных фосфорнокислотных установках с применением соответствующих кислотоупорных материалов. [c.132] В испаритель вводят небольшое количество неосушенного воздуха с таким расчетом, чтобы за счет тепла сгорания части фосфора испарился весь подаваемый фосфор. Нелетучие примеси фосфора оседают на дно аппарата и периодически удаляются. Из испарителя газы поступают в камеру сжигания 2, куда дополнительно вдувается воздух для полного окисления фосфора. Графитовая камера сжигания 2 (Я=11 м, =2,4 м) снаружи охлаждается водой. В нижнюю ее часть вода подается для растворения конденсата метафосфорной кислоты. Эта часть камеры соединена газоходом с башней охлаждения-гидратации 3,-где разбрызгиваются вода и разбавленная кислота, которая концентрируется по мере упаривания и поглощения. фосфорного ангидрида из газов и стекает в сборник 11 полифосфорной кислоты. [c.133] Башня охлаждения-гидратации сложена из графитовых блоков и имеет 4 ряда разбрызгивающих форсунок (три ряда для воды и один для разбавленной кислоты), по восемь форсунок в каждом ряду. Газы поступают в башню при 575 °С, в верхнюю ее часть вдувается воздух для дополнительного охлаждения газов. По выходе из башни газы при 210 °С проходят по охлаждаемому водой газоходу. -и при 170 °С поступают в скруббер Вентури 4, орошаемый фосфорной кислотой, откуда жидкость и газ направляются в сепаратор 5. По выходе из сепаратора газы, содержащие 0,2% Р2О5, вентилятором 6 выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. [c.133] Кислота из сепаратора 5 поступает в охлаждаемый сборник разбавленной кислоты 7 и далее в хранилище 10, а частично перекачивается насосом 9 на орошение башни охлаждения-гидратации 3 и насосом 5 —на орошение скруббера Вентури 4. [c.133] В описанной установке перерабатывалось около 1,1 т/ч фосфора при интенсивности его сжигания 22 кг/(м -ч). [c.133] Газ по выходе из- башен поступает в скруббер Вентури 9, где из него улавливается некоторое количество тумана. Окончательная очистка газа производится в скруббере с насадкой, орошаемой разбавленной фосфорной кислотой. [c.134] Фосфор из хранилища и компримированный воздух подаются к форсунке, установленной в крышке стальной камеры сжигания 1 с водяной рубашкой. Внутренние стенки камеры орошаются 76%-ной (по Р2О5) полифосфорной кислотой, которая в кольцевом питательном желобе смешивается с водой. Стекающая со стенок конической- камеры сжигания полифосфорная кислота собирается у основания в кольцевой приемный желоб и направляется насосом в теплообменник 5. Охлажденная кислота частично выпускается как продукционная, а часть ее возвращается на орошение стенок камеры сжигания 1 и абсорбера 2, кото--рый является как бы основанием камеры сжигания. Абсорбер снабжен насадкой из колец Рашига и орошается смесью 84,5 и 76%-ных полифосфорных кислот. Стекающая из абсорбера кислота насосом возвращается на орошение насадки, а частично отводится на склад. По выходе из абсорбера газы поступают в каплеуловитель 3 и вентилятором 4 выбрасываются в атмосферу. [c.135] Система получения полифосфорной кислоты (72—86% Р2О5) с циклонной камерой сжигания [24] представлена на рис. И1-32. Сжигание фосфора производится в циклонной камере, впервые применяемой в фосфорнокислотной промышленности. Циклонная камера 6 имеет верхний вывод газов и выполнена из водоохлаждаемых элементов. Обечайки циклона охлаждаются циркуляционной водой. Фосфор в циклонной камере распыляется с помощью двух пневматических форсунок, установленных в нижней части циклона. Избыток воздуха =10—20%. Циклонная топка оборудована двухсторонней подачей воздуха (первичного и вторичного). Воздух подается под давлением и в случае необходимости подогревается в теплообменнике. [c.135] Продукты сгорания фосфора после циклонной топки через пережим поступают в радиационный теплообменник, где газы охлаждаются до 800—900 °С. Радиационный теплообменник круглого сечения выполнен из стали Х17Н13М2Т с водоохлаждаемой рубашкой из углеродистой стали. Из теплообменника газы поступают в башню охлаждения-гидратации 8, работающую с высокой плотностью орошения. Башня орошается охлажденной в выносных пластинчатых теплообменниках полифосфорной кислотой, большая часть которой циркулирует в системе (кратность циркуляции 40- 0), остальная кислота отводится на склад. В систему вводится также некоторое количество воды. Газы по выходе из башни поступают в электрофильтр 13. Поскольку в башне 8 улавливается до 95% фосфорной кислоты, в электрофильтре улавливаются только остатки кислоты, сконденсированной в виде тумана. В газах, выбрасываемых вентилятором 14 в атмосферу, содержатся лишь следы РгО . [c.135] Применение циклонных топок для сжигания фосфора позволяет проводить полное окисление фосфора при минимальном избытке воздуха и получать в продуктах сгорания более высокое содержание фосфорного ангидрида и обеспечить высокие удельные тепловые напряжения. При этом развиваются очень высокие температуры вследствие чего все процессы протекают с исключительно высокой интенсивностью. [c.137] Циклонное сжигание фосфора открывает возможности использования тепла сгорания фосфора. В процессе. производства фосфорных кислот это является весьма актуальной задачей. При сжигании фосфора в циклонной камере (при избытке воздуха а=1,2—1,3) продукты сгорания нагреваются до температуры выше 2200 °С (теоретическая температура горения фосфора — 3000 °С). Оптимальная температура газов, при которой происходит максимальная степень улавливания Р4О10 в башне охлаждения-абсорбции, 800—900 °С. [c.137] Охлаждение газов с 2200 до 800 °С осуществляется путем отбора тепла, которое можно использовать для получения пара энергетических или технологических параметров (6—7 т на 1 т сжигаемого фосфора). Стоимость пара может заметно снизить себестоимость фосфорной кислоты. При производительности кислотной установки 30—40 т фосфора в 1 ч (некоторые из современных заводов термической фосфорной кислоты рассчитаны на переработку такого количества фосфора) по энерготехнологической схеме возможно получать 200—250 т/ч пара энергетических параметров (40 кгс/см2), что соответствует выработке 1200—1400 кВт-ч электроэнергии да 1 т сжигаемого фосфора. Поскольку начальная й конечная температуры греющих газов, а также интенсивность внешней теплоотдачи к обогреваемым элементам котла достаточно высоки, габариты теплопередающих поверхностей котла будут небольшими, следовательно, и расход металла на изготовление котла должен быть относительно небольшой. [c.137] Вернуться к основной статье