ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Башни сжигания-охлаждения из "Термическая фосфорная кислота, соли и удобрения на ее основе" До настоящего времени не разработаны надежные аппараты, позволяющие использовать тепло сгорания фосфора. В существующих аппаратах совмещаются процессы сжигания фосфора и отвода тепла (охлаждения газов) на основе теплообмена при непосредственном контакте между газом и стекающей по стенке кислотой, либо теплообмена через стенку. [c.165] Башня сжигания-охлаждения с орошением внутренней стенки стекающей кислотой. Расчеты показывают, что охлаждение газов через стенку эффективно до температуры не ниже 700 °С. Дальнейшее охлаждение производят за счет контакта газов с водой или фосфорной кислотой различной концентрации. При этом наряду с охлаждением газов и гидратацией фосфорного ангидрида наблюдается частичное улавливание фосфорной кислоты. При отсутствии разделительной стенки теплообмен между двумя средами сопровождается массообменом и в большинстве случаев им определяется [2]. В связи с этим представляется целесообразным классифицировать аппараты для охлаждения гаЗов на группы, принятые в абсорбционных процессах [3] поверхностные, распыляющие, бар-ботажные. [c.165] В поверхностных абсорберах контакт между фазами происходит либо по зеркалу жидкости, либо по поверхности текущей жидкости. К этой же группе относятся насадочные и механические пленочные абсорберы. В распыляющих абсорберах поверхность контакта образуется при распылении жидкости в массе газа на мелкие капли. В аппаратах барботажного типа поверхность контакта развивается потоками газа, распределяющегося в жидкости в виде пузырьков и струек. Сплошной барботаж достигается при пропускании газа через слой жидкости. [c.165] Башни охлаждения-гидратации —это вертикальные цилиндр-и-ческие или конические аппараты, футерованные кислото- и термостойкими материалами. В наиболее широко распространенных в нашей стране двухбашенных системах производства фосфорной кислоты в каждом аппарате комбинируются поверхностные и рас-пыливающие устройства. [c.165] На рис. IV- показана конструкция башни сжигания фосфора, которая предназначена также для охлаждения газов и абсорбции фосфорного ангидрида. Форсунка для распыления фосфора установлена в горловине башни. От термического воздействия лучистой энергии они защищены экраном, выполненным в виде трехходового змеевика водяного охлаждения. Крышка башни имеет коническую форму. Ее выполняют из стали марки ОХ23Н28МЗДЗТ. Для охлаждения крышки из двух коллекторов подают воду ( 5 20 м ч). На крышку также стекает вода из трехходового змеевика. На крышке в радиальном и цилиндрическом направлениях приварены ребра, которые придают ей механическую жесткость и создают подпор потоку воды. [c.165] Воздух, подаваемый на распыление фосфора, не обеспечивает полное его окисление. Основной объем воздуха засасывается через улитку, проходя которую воздух приобретает вращательное движение, что улучшает смешение фосфора с окислителем. [c.166] К качеству футеровочных работ предъявляются жесткие требования укладка футеровочных материалов и разделка швов между ними должны исключить возможность не только проникания кислоты к кожуху аппарата, но и отрыва пленки кислоты от стенок, для чего наружная поверх--ность футеровки должна быть гладкой (при отрыве пленки происходит термическое разрушение футеровки). Не следует допускать эксплуатации аппарата с открытыми смотровыми люками на крышке башни, так как в этом случае из-за интенсивного засасывания воздуха пленка отрывается от поверхности стенки. [c.166] Для интенсивного охлаждения газов примерно в середине высоты башни (ниже зоны горения фосфора) установлено 10 форсунок, в которые подается кислота той же концентрации, что и в переливную чашу. Ниже зоны расположения форсунок теплообмен между газом и кислотой происходит не только на боковой поверхности, но и в объеме. По принятой классификации [5] нижняя часть башни сжигания работает в основном режиме распыляющего абсорбера. Образующиеся при распылении кислоты капли лмеют большую скорость, соответствующую скорости струи, из которой они образовались. [c.166] Форсунки для распыления кислоты устанавливают горизонтально или под некоторым углом (форсунка направлена вниз). Таким образом, в нижней части башни сжигания газы охлаждаются не только в результате пленочного орошения, но я за счет перекрестного тока между газом и кислотой (в некоторых башнях кислота распыляется в объеме башен при ударе стекающей пленки о выступы на стенках). [c.166] Наиболее крупная из эксплуатируемых башен сжигания имеет корпус диаметром 5,6 м (в верхней части) и 4,6 м (в нижней части) при высоте 11,8 м. Корпус аппарата выполнен из стали марки Ст.З, толщина стенок 10 мм, днища —16 мм. Для усиления жесткости конструкции по высоте приваривается четыре пояса из уголков. Аппарат гуммирован резиной 2566 в три слоя (ст = 4,5—6 мм), футерован диабазовой плиткой в один слой и кислотоупорным кирпичом в 7г кирпича. Футеровка и шпаклевка про-изв одятся кислотостойкой силикатной замазкой или замазкой ар-замит-4. [c.167] В модернизированных схемах отказались от сборника кислоты к башне сжигания. В этом случае днище аппарата выполнено с уклоном 1 25 в сторону слива кислоты. Сливной штуцер (D = 880 мм) выполнен заподлицо с футеровкой днища. [c.167] Газоход, соединяющий между собой башни сжигания и охлаждения, является наиболее уязвимым элементом конструкции. Он сложен в изготовлении и с ним связаны бo Iьшиe трудности при эксплуатации установки в местах соединения аппаратов газоход под действием теплового расширения разрушает футеровку башен. [c.167] Башня сжигания-охлаждения без орошения внутренней стенки стекающей кислотой. В связи с увеличением выпуска кислотостойких материалов (молибденовых сталей, никелевых сплавов) появилась возможность выполнить цельнометаллическую вертикальную башню. По конструкции ее можно условно отнести к конструкциям типа труба в трубе . Этот аппарат позволяет совместить процесс сжигания фосфора и охлаждение топочных газов за счет интенсивной передачи тепла через стенки к охлаждающей воде. Аппаратом этого типа оборудованы теплообменно-испарительные системы (см. с. 123), для которых интенсивность сжигания фосфора не является существенным показателем. [c.167] Анализ работы аппарата как газового теплообменника показал его высокую эффективность [/( = 60 Вт/(м -К)]. Для увеличения отвода тепла стремятся повысить температурный напор процесса, для повышения температуры в факеле— по возможности снизить коэффициент избытка воздуха (а=1,5). Устойчивая работа башни как теплообменного аппарата зависит от состояния поверхности. Чтобы предотвратить зарастание стенок фосфорным ангидридом, для его гидратации в башню подают воду (пар). Образующаяся кислота тонким слоем стекает по стенкам аппарата и мало влияет на процесс теплопередачи. Поскольку башня снаружи охлаждает ся водой, кислота имеет невысокую температуру и не вызывает заметной коррозии стенок аппарата. [c.167] Хорошие результаты были получены при изменении традиционной системы подачи фосфора и воздуха с целью получения короткого факела. По центральной трубе подавали фосфор, по периферийному (наружному) кольцу — воздух. При подаче воздуха во внутреннее кольцо факел удлинялся, качество распыла снижалось. [c.168] Вернуться к основной статье