Двойной суперфосфат

Подождите немного. Документ загружается.

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЮУПК.В.2502.2009.05.

Лист

На действующих заводах отходящие газы от распылительной сушилки

и сушильного барабана хвостовым вентилятором просасываются через

систему пылеочистки, состоящей из двух последовательно установленных

циклонов (D=3,2 м, L=12,12 м), и систему очистки от фторсоединений, в

которую входят турбулентные скруббера Дойля, последовательно

установленные две механические абсорбционные камеры и аэромикс.

Очищенные газы через выхлопную трубу выбрасываются в атмосферу.

К недостаткам способа относятся: неудовлетворительное качество

кремнефтористоводородной кислоты, получаемой при абсорбции

фтористых соединений из газов распылительных сушилок, что делает ее

ограниченно годной для переработки в квалифицированные продукты.

При снижении нормы кислоты получают готовый продукт с меньшим

содержанием Р

(усв.); при увеличении выше оптимальной образуется

кислый продукт более 11% Р

(своб.), что приводит к залипанию сеток

на грохотах, транспортных средств, сушильного барабана и днищ

распылительных сушилок.

При применении фосфорной кислоты с содержанием менее 29% Р

образуется пульпа влажностью более 41%, что снижает

производительность сушильных аппаратов. Использование фосфорной

кислоты, содержащей более 34% Р

, приводит к затруднениям при

переработке полученной пульпы на последующих стадиях. Температуру

пульпы в реакторах следует поддерживать в соответствии с

концентрацией используемой фосфорной кислоты. Это связано с тем, что

вязкость пульпы зависит от температуры и концентрации исходной

кислоты.

В процессе сушки кислых гранул происходит доразложение фосфата,

подаваемого с пульпой. Поэтому нейтрализацию свободной кислоты в

двойном суперфосфате одновременно с процессом гранулирования

проводить нецелесообразно. При гранулировании мелкого материала,

имеющего большую поверхность смачивания, подают больше пульпы на

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЮУПК.В.2502.2009.05.

Лист

его увлажнение. В зависимости от крупности материала влажность шихты,

выходящей из гранулятора, может изменяться в широких пределах.

При обработке поверхности гранул двойного суперфосфата мелом

свободная кислотность нейтрализуется в основном в верхнем слое гранул

с образованием монокальцийфосфата:

2Н

РО

+ СаСО

= Са(Н

РО

)

*Н

О + СО

В присутствии избыточного количества мела образовавшийся

Са(Н

РО

)

*Н

О частично превращается в СаНРО

*2Н

О:

Са(Н

РО

)

*Н

О + СаСО

= 2СаНРО

*2Н

О + СО

Содержание свободного мела в готовом продукте снижается при его

омасливании мазутом или минеральными маслами перед

нейтрализацией.

При аммонизации гранулированного двойного суперфосфата процесс

идет от поверхности гранул к ядру, поэтому в верхних слоях гранул

реакция нейтрализации протекает более глубоко:

Са(Н

РО

)

*Н

О + NН

= СаНРО

+ NН

РО

+ Н

Мg(H

РО

)

*2Н

О + 2NН

= NH

MgРО

+ NН

РО

По мере увеличения расхода аммиака протекают следующие

реакции:

NН

РО

+ NН

= (NН

)

НРО

ЗСаНРО

+ 2NН

= Са

(РО

)

+ (NН

)

НРО

Производство двойного суперфосфата поточным способом с

применением БГС

Наибольшее распространение получил поточный способ

производства двойного суперфосфата с применением барабанного

гранулятора сушилки (БГС). В БГС совмещаются процессы грануляции

и сушки, что значительно упрощает технологическую схему, а также

позволяет увеличить производительность технологической линии. На

рис. 7 представлена схема поточного производства двойного

суперфосфата с аппаратами БГС.

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЮУПК.В.2502.2009.05.

Лист

Рис. 7. Схема получения двойного суперфосфата поточным методом с

применением БГС:

1-сборник фосфорной кислоты; 2-бункер фосфата; 3-вентилятор; 4-абсорберы

типа Вентури; 5-одиночный циклон; 6-элеваторы; 7-аммонизатор; 8-насосы; 9-сборники;

10, 11-дозаторы; 12, 13-реакторы; 14-погружной насос; 15-аппарат БГС; 16-ленточные

конвейеры; 17-холодильник КС; 18-молотковая дробилка; 19, 20-односитные грохоты;

21-топка.

Фосфоритную муку из бункера 2 весовым дозатором 10 непрерывно

дозируют в реактор первой ступени 12 емкостью 40 м

. Сюда же из

напорного бака 1 через дозатор 11 подают фосфорную кислоту

концентрацией 35-37% Р

Полученная реакционная пульпа перетекает в

реактор второй ступени 13 емкостью 100 м

. Реакторы снабжены

трехлопастными мешалками. В оба реактора подают острый пар и

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЮУПК.В.2502.2009.05.

Лист

поддерживают разрежение 50-100 Па. Разложение продолжается не менее

60 мин при 90-105°С.

Из реактора второй ступени пульпу влажностью 35% погружным

насосом 14 подают в аппарат БГС 15, где происходит ее сушка и

грануляция, сопровождающиеся дальнейшим разложением фосфата.

В аппарат БГС поступает также ретур (мелкая фракция двойного

суперфосфата). Отношение масс ретура и готового суперфосфата

составляет 3:1.

Пульпу пневматическими форсунками разбрызгивают на завесу

сухого ретура. Образование и рост гранул происходит за счет

наслаивания пульпы на мелкие частицы ретура. Сушку гранул ведут

топочными газами при температуре на входе в аппарат 600-700°С и на

выходе 110-120°С. Высушенный продукт (не более 4% влаги) на грохотах

19 и 20 разделяют на три фракции. Крупную фракцию после

измельчения в дробилке 18 смешивают с мелкой фракцией и в качестве

ретура возвращают в аппарат БГС. Товарную фракцию продукта с

размерами гранул 1-4 мм нейтрализуют аммиаком в барабане 7,

охлаждают воздухом до 35-45°С в аппарате КС 17 и направляют на

склад.

Выделяющиеся в производстве двойного суперфосфата

фторсодержащие газы поглощают водой в абсорберах 4. Воздух из

аммонизатора 7 очищают от аммиака фосфорной кислотой или водой.

Основное оборудование

Реакторы для разложения фосфата фосфорной кислотой имеют

цилиндрическую форму. Их футеруют кислотоупорным кирпичом по

подслою из листового полиизобутилена. Крышки реакторов выполняют

из спецстали или углеродистой стали, гуммированной с внутренней

стороны. На крышках расположены патрубки для подачи компонентов

и для отсоса газов. В нижней части реактора имеется сливное

отверстие. Реакторы оборудованы трехлопастными мешалками из

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЮУПК.В.2502.2009.05.

Лист

стали ЭИ-943. Окружная скорость на концах мешалок 5-7 м/с. Мешалки

подвешены на консольном валу. Пульпа перетекает из одного

реактора в другой по перетоку.

Аппарат БГС (рис. 8) представляет собой барабан диаметром 3,5-

4,5 м и длиной 16-18 м, установленный под углом 3° и вращающийся с

частотой 4 об/мин. В зоне загрузки внутренняя поверхность барабана

оснащена короткой винтовой насадкой 3, а на остальной длине барабана

— подъемно-лопастной насадкой 4 Г-образной формы и обратным шнеком

5. Подъемно-лопастная насадка создает во вращающемся аппарате

завесу материала, ссыпающегося с лопаток. Усеченный конус 7,

обращенный меньшим основанием в сторону выгрузки, обеспечивает

необходимое заполнение барабана продуктом и одновременно

служит устройством для отделения мелкой фракции гранул, которую

обратным шнеком возвращают на гранулирование. БГС

различаются конструкцией обратного шнека (открытый или

закрытый) и размерами. Производительность аппарата по двойному

суперфосфату 40 т/ч.

Рис. 8. Аппарат БГС:

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЮУПК.В.2502.2009.05.

Лист

1-форсунка; 2-загрузочная камера; 3-винтовая питающая насадка; 4-подъемно-

лопастная насадка; 5-обратный шнек; 6-корпус аппарата; 7-конус; 8-разгрузочная камера.

8. Технологические расчеты

Составить материальный расчет производства двойного

суперфосфата из неупаренной фосфорной кислоты.

Исходные данные:

в качестве вторичного фосфата используют фосфорит, содержащий

21,6% Р

, 2,15% фтора, 4,25% СО

и 10,5% Ме

; экстракционная

кислота (32% Р

) содержит 1,92% фтора и 7,5 кг/м

гипса;

на 100 кг фосфоритной муки расходуется 75 кг Р

, содержащегося в

фосфорной кислоте;

выход ненейтрализованного суперфосфата на 100 кг фосфоритной

муки составляет 210 кг (без учета золы, вносимой топливом при сушке, и

гипса, содержащегося в фосфорной кислоте);

состав ненейтрализованного продукта:

общ

ОР

- 45,3%;

усв

ОР

- 44,7%;

своб

ОР

- 7%;

степень использования Фосфорита 94%;

отношение ретура к ненейтрализованному продукту 4 : 1;

степень выделения в газовую фазу:

фтора – 22%; СО

– 100%; испаряется воды (при смещении) 1,7 кг на

100 кг фосфорита;

гранулометрический состав продукта:

+4 мм – 34%; -4 – +1 мм – 53%; -1 мм – 13%;

нейтрализацию производят известняком до содержания 4%

своб

ОР

;

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЮУПК.В.2502.2009.05.

Лист

степень использования известняка, содержащего 95% СаСО

составляет 70%;

количество золы, вносимой в продукт при сушке, 20% от содержания

его в топливе, что составляет 2,59 кг на 100 кг фосфорита;

механические потери 1%.

Расчет составляет на 100 кг вторичного фосфата.

Решение.

Смешение и получение пульпы

Для проведения реакции необходимо фосфорной кислоты

(32% Р

кг38,234

32,0



В этом количестве кислоты содержится гипса:

кг33,1

1320

5,738,234





1320 – плотность кислоты, кг/м

Следовательно, необходимая масса кислоты:

кг71,23533,138,234 

Общая масса, поступающая на смешение:

кг71,33510071,235 

При взаимодействии фосфорной кислоты с фосфоритом испаряется

О 1,7 кг и выделяется вся СО

, т. е. 4,25 кг. Следовательно, количество

пульпы, полученной при смешении реагентов и поступающей на смешение

с ретуром, составляет:

кг76,32925,47,171,335 

Смешение пульпы с ретуром и сушка

В процессе сушки при условии пренебрежения выделением фтора при

получении пульпы выделяется фтора:

 

кг46,122,00215,01000192,038,234 

В пересчете на SiF

это составляет:

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЮУПК.В.2502.2009.05.

Лист

кг0,2

104

46,1 

Выход готового продукта с учетом гипса, содержащегося в кислоте

(без учета золы топлива), равен:

кг33,21133,1210 

210 и 1,33 – выход суперфосфата и количество гипса, поступающего с

фосфорной кислотой.

В процессе сушки выделяется воды:

кг43,1160,233,21176,329 

Это соответствует объему образующегося водяного пара, равному

при н. у. 144,9 м

Количество ретура, подаваемого на смешение с пульпой:

кг32,845433,211 

Общее количество материала, направляемое в смеситель-

гранулятор:

кг08,117532,84576,329 

Содержание влаги в поступающем материале, удаляемой при сушке:

%91,9100

08,1175

43,116



Количество материала, выходящего из сушильного барабана без

учета золы:

кг65,105632,84533,211 

Рассев и дробление

Из сушильного барабана на рассев поступает:

кг24,105932,84559,233,211 

Где 2,59 – количество золы (из условия).

Содержание отдельных фракций в рассеянном материале, кг:

частиц с размерами > 4 мм

кг14,36034,024,1059 

частиц с размерами >1 и <4 мм

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЮУПК.В.2502.2009.05.

Лист

кг40,56153,024,1059 

частиц с размерами <1 мм

кг70,13713,024,1059 

Количество материала, поступающего на дробление, равно 360,14 кг.

Нейтрализация двойного суперфосфата

Расчет производим при допущении, что остаточное содержание

своб

ОР

относится к ненейтрализованному материалу. В действительности

количество нейтрализованного суперфосфата больше и, следовательно,

содержание

своб

ОР

в продукте будет несколько меньше 4%.

Необходимо нейтрализовать

своб

ОР

кг3,6)04,007,0(210 

Согласно реакции

+ СаСО

+ ЗН

О = Са(Н

РО

)

*Н

О + СО

для нейтрализации необходимого известняка:

кг44,4

142

1003,6





При нейтрализации выделится СО

кг95,1

100142

100443,6







Расход известняка в натуре с учетом содержания в нем СаСО

степени его использования:

кг68,6

95,07,0

44,4





Выход готового продукта:

кг65,21895,168,692,213 

Состав продукта, %:

общ

ОР

%18,44100

65,218

6,2175





усв

ОР

%59,43100

65,218

94,06,2175





Выход готового продукта с учетом 1 % потерь:

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЮУПК.В.2502.2009.05.

Лист

кг48,216

01,1

65,218



По данным материального баланса находим, что на 1000 кг готового

продукта требуется, кг:

вторичного фосфата

кг94,461

48,216

1001000





расход Р

, содержащегося в кислоте

кг45,346

100

7594,461





необходимо кислоты

кг66,1082

32,0

45,346



Приход кг Расход кг

Смешение и получение пульпы

Вторичного фосфата

Масса фосфорной кислоты

100

235,71

Испаряется воды

Выделяется СО

Количество пульпы поступающей на

смешение

1,7

4,25

329,76

Итого 335,71 Итого: 335,71

Смешение пульпы с ретуром и сушка

Количество пульпы

поступающей на смешение

Количество ретура

329,76

845,32

Выход SiF

Испаряется воды

Количество материала, выходящего

из сушильного барабана

2,0

116,43

1056,65

Итого 1175,08 1175,08

Рассев и дробление

Количество материала,

поступающего на рассев

Количество золы

1056,65

2,59

Количество материала,

поступающего на дробление

Возвращается в ретур

Фракция 1-4 мм

360,14

137,70

561,40

Итого 1059,24 1059,24

Нейтрализация двойного суперфосфата

Количество материала,

поступающего на

нейтрализацию

Количество гипса,

содержащегося в кислоте

Количество золы

Количество известняка для

нейтрализации

210

1,33

2,59

6,68

Выделяется СО

Выход готового продукта

Потери 1%

1,95

216,48

2,17

Итого 220,6 220,6