ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Выбор и расчет основного оборудования из "Основы технологии комплексных удобрений" Основными аппаратами, определяющими производительность технологической системы при сернокнс.чотном разложении фосфатного сырья, являются экстракторы, служащие для разложения фосфата и кристаллизации сульфата кальция, и вакуум-фильтры, предназначенные для разделения твердой и жидкой фазы реакционной пульпы. [c.81] Эксгракгоры. Экстрактор представляет собой резервуар большой вместимости, снабженный устройствами для интенсивного перемешивания и циркуляции пульпы, что необходимо для снижения колебаний температуры, концентрации Р2О5 и 80з по его объему. Конструкция экстракторов, используемых в производстве фосфорной кислоты, весьма разнообразна. Различают экстракторы однореакторные и двухреакторные, секционированные и без внутренних перегородок, круглые и прямоугольные [52, 93]. [c.81] В Советском Союзе наиболее распространены однореакторные прямоугольные секционированные экстракторы. В технологических системах мощностью 355 т/сут (по Р2О5) используется прямоугольный экстрактор объемом 740 м изготовленный из железобетона и футерованный кислотоупорным кирпичом и угольными блоками. Экстрактор разделен перегородками на ряд секций, сообщающихся между собой посредством чередующихся верхних и нижних перетоков (рис. 11-16, а). Перемешивание пульпы в секциях экстрактора производится двухъярусными мешалками, а циркуляция пульпы (подача на охлаждение и возврат в экстрактор) — погружными насоса.ми. Кратность циркуляции пульпы в экстракторах данного типа составляет 8—12 [94]. [c.81] ионная зона. [c.82] В прямоугольных экстракторах более поздней конструкции, предназначенных для технологических систем мощностью 1000 т/сут и имеющих объем 2500 м , для создания оптимальных условий процесса выделяются две зоны — реакционная и дозревания (рис. П-16, б). В реакционной зоне создаются условия, благоприятствующие максимальному разложению фосфатного сырья. Здесь обеспечивается интенсивное перемешивание пульпы посредством двухъярусных турбинных мешалок с размахом лопастей 2 м и скоростью вращения 65—67 об/мин. Расход энергии на перемешивание пульпы мешалками в этой зоне составляет 0,8—1,0 кВт на 1 м пульпы [93, 94]. В этой же зоне осуществляется интенсивная циркуляция пульпы при помощи горизонтальных насосов производительностью 5400 м /ч (кратность циркуляции 15). [c.82] Зона дозревания занимает 30—45% объема экстрактора. Здесь создаются условия, благоприятствующие укрупнению кристаллов дигидрата сульфата кальция и снятию остаточного пересыщения жидкой фазы пульпы по Са504. Интенсивность перемешивания в зоне дозревания уменьшается, циркуляция пульпы отсутствует, а температура несколько ниже, чем в реакционной зоне. [c.83] Достопнством двухреакторного экстрактора является возможность выделения в реакционном объеме отдельных зон, обеспечивающих оптимальные условия (температурные, концентрационные, перемешивания) проведения той или иной стадии процесса, протекающего в экстракторе. [c.83] В настоящее время единой общепринятой методики расчета экстракторов, используемых для сернокислотного разложения фосфатного сырья, не существует. Их конструкцию определяют на основе опытных данных она во многом зависит от вида перерабатываемого сырья, способа отведения избыточного тепла и необходимости поддержания постоянного состава пульпы по всему объему экстрактора. При определении объема экстракторов исходят из времени пребывания пульпы в экстракторе 5—7 ч. Съем Р2О5 с экстрактора при переработке апатитового концентрата составляет при этом 16— 18 кг/м -ч в дигидратном режиме и 30—36 кг м -ч в полугидратном режиме производства фосфорной кислоты. Однако использование ряда новых технологических приемов, наряду с совершенствованием конструкции экстракторов, позволяет сократить время пребывания пульпы в экстракторе до 2,5—3,3 ч и увеличить съем Р2О5 с экстрактора в 2—3 раза [61, 95]. [c.83] Вакуум-фильтры. В производстве фосфорной кислоты отделение и промывку осадка сульфата кальция в той пли иной криста.члогидратной форме осуществляют на непрерывно действующих вакуум-фильтрах различной конструкции. Наиболее распространенным на сегодня типом фильтра в отечественной промышленной практике является карусельный вакуум-фильтр (рис. П-17). Он состоит из ряда ячеек-лотков, на дно которых уложена фильтровальная ткань. Лотки установлены на каретках, движущихся на роликах по круговым рельсам. Гибким шлангом каждый лоток соединен с центра.тьной распределительной голов ой, которая обеспечивает попеременное сообщение лотков с соответствующими вакуум-сборниками. Все операции по фильтрованию и промывке осадка осуществляются на каждом лотке последовательно при движении по кругу. Первоначально лоток заполняется пульпой, затем соединяется с линией вакуума. После отделения первого фильтрата следует трехкратная промывка осадка. Далее лоток опрокидывается и через распределительную головку соединяется с линией сжатого воздуха. При этом происходит отдувка и удаление осадка сульфата кальция. Затем ткань промывается сильной струей воды, лоток возвращается в первоначальное состояние и весь цикл повторяется. [c.83] В настоящее время эксплуатируются карусельные вакуум-фильтры с поверхностью фильтрации 20—160 м . Длительность полного цикла на карусельном вакуум-фильтре составляет 3—4 мин [94, 96—99]. [c.83] Помимо карусельных вакуум-фильтров в производстве фосфорной кислоты широкое применение, особенно в последнее время, находят тарельчатые вакуум-фильтры (план-фильтры) и ленточные вакуум-фильтры. [c.84] Основным элементом план-фильтра (рис. П-18) является вакуум-стол 3, представляющий собой горизонтальный диск-кольцо, приводимый во вращение с помощью привода 2. Диск имеет низкие борта 4 и 6 (по наружному краю — из резиновой ленты, по внутреннему — металлические) и состоит из ряда перфорированных ячеек-секторов, изготовленных из пластин нержавеющей стали, на которые уложена фильтровальная ткань. Под ячейками расположены вакуумные камеры 1, перемещающиеся вместе с диском, которые соединены с неподвижной вакуумной распределительной головкой 8, укрепленной на основании фильтра. За один оборот вакуум-стола его ячейки последовательно соединяются с линиями вакуума и отвода соответствующих фильтратов. Пульпу подают на поверхность диска сверху через распределить 5. После отделения фосфорной кислоты, промывки и сушки осадок сульфата кальция поступает в зону выгрузки. Здесь наружный (резиновый) борт отводится специальными рамками от края диска и осадок шнеком 7 удаляется с поверхности вакуум-стола. Остаток осадка толщиной 3—5 мм смывают с поверхности диска водой. Затем проводят регенерацию фильтровальной ткани промывкой ее водой под давлением. [c.84] К недостаткам план-фильтров следует отнести меньший по сравнению с карусельными фильтрами ресурс службы фильтровальной ткани из-за худшей ее регенерации, а также относительно большую потребность в воде, расходуемой на смыв остаточного слоя осадка с поверхности вакуум-стола и регенерацию фильтровальной ткани [94, 99]. [c.85] Ленточный вакуум-фильтр (рис. П-19) состоит из двух барабанов, укрепленных на горизонтальной раме, на которые натянута бесконечная резиновая лента (транспортер). Один из барабанов является ведущим и соединен с приводным механизмом, другой — ведомый является натяжным. Резиновая лента на наружной поверхности имеет ребра с промежуточными канавками, а также два уплотнения по краям, образующие желоб. При движении ленты верхняя ее ветвь скользит по столу фильтра, состоящему из золотниковой решетки, вакуум-камер и боковых направляющих. Для уменьшения трения поверхность стола фильтра покрыта фторопластом. По оси резиновой ленты имеются сквозные отверстия, сообщающиеся при движении с вакуум-камерами, которые служат для отсоса фильтрата, В желоб транспортера при помощи системы роликов укладывается лента из фильтровальной ткани, а при по.мощи распределительных желобов подаются фильтруемая пульпа и промывные растворы. [c.86] Вакуум-фильтры других типов (барабанные и др,) в производстве фосфорной кислоты в настоящее время не применяются из-за малой производительности. [c.86] Расчет фильтров можно проводить и на основе данных об удельном съеме сульфата кальция в той или иной кристаллогидратной форме с 1 м фильтра. Эту величину также определяют на основе опытных данных. При получении фосфорной кислоты из КОЛЬСКОГО апатитового концентрата удельный съем осадка сульфата кальция составляет 650—850 кг/(м -ч) в дигидратном режиме и 900—1300 кг/ м ч) в полугидратном режиме производства [52, 61], При использовании фосфоритов Каратау удельный съем сульфата кальция с фильтра составляет 450—550 кг/(м -ч) (дигидратный режим). [c.87] Реакторы для азотнокислотного разложения сырья. При азотнокислотной переработке фосфатного сырья процесс разложения проводят в многореакторных системах, состоящих из каскадно установленных резервуаров, изготовленных из нержавеющей стали с пониженным содержанием углерода. [c.87] Кристаллизаторы нитрата кальция. Вымораживание нитрата кальция осуществляется в кристаллизаторах различной конструкции. [c.87] Кристаллизатор периодического действия показан на рис. П-21. Он представляет собой цилиндрическую емкость с эллиптическим днищем, изготовленную из нержавеющей стали. Внутри кристаллизатора смонтирован тринадцатисекционный змеевик. Полная поверхность змеевика 226 м , а расчетный коэффициент теплопередачи 600 кДж/(м -ч-град). Для перемешивания охлаждаемой пульпы на кристаллизаторе установлена трехъярусная лопастная мешалка со скоростью вращения 25 об/мин. Затраты энергии на перемешивание составляют 0,5 кВт на 1 м пульпы. Объем кристаллизатора составляет 37 м . При использовании кристаллизаторов периодического действия их объединяют в группы. Это дает возможность смещать во времени отдельные технологические операции (заполнение аппарата, охлаждение раствора, опорожнение), т. е. проводить процесс кристаллизации в целом непрерывно. [c.87] Помимо кристаллизаторов периодического действия, для вымораживания нитрата кальция используют непрерывно действующие вакуум-кристаллизаторы с выносными теплообменниками и принудительной циркуляцией пульпы, а также аппараты с прямым контактом хладоагента с охлаждаемым раствором. [c.88] Вернуться к основной статье