Способ управления процессом получения термической фосфорной кислоты из фосфорсодержащих шламов

Способ управления процессом получения термической фосфорной кислоты из фосфорсодержащих шламов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАHHK (»I9488i9

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советсинк

Соцнвпнстнчесинк

Республни

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву— з (22)Запвлеио 20.11.80 (21)3233899/23-26 (51) М. Кд. с присоединением заявки №

С 01 В 25/20

g 05 Р 27/00

9оудлротеанны0 комнтет

СССР ао делам нзобрртеннй н открытей (23) Приоритет

Опубликовано 07.08.82. Бюллетень № 29 (53) УДK 66.012 =52(088.8) Дата опубликования описания 07.08.82

В.Н, Белов, Л.Л. Кузьмина, М.И) Ли

Л,А. Семина, И.Г. Султанова, А.1П.

I :

Ленинградский государственный щи и проектный институт основной химическо (72) Авторы изобретения ков, баев (71) Заявитель омышленности (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ

ТЕРМИЧЕСКОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

ИЗ ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ ШЛАМОВ

Изобретение относится к управлению процессом получения термической фосфорной кислоты и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ автоматического ре5 гулирования процесса производства термической фосфорной кислоты путем изменения подачи кислоты на форсунки башни сжигания фосфора в зависимости от температуры отходящего газа из баш- щ ни (1).

Управление сводится к изменению количества циркуляционной фосфорной кислоты, поступающей на гидратацию фосфорного ангидрида для снижения недоокио- >s ленных форм в конечном продукте, однако без взаимосвязи с управлением процесса горения только за счет управления последующей стадией процесса добиться поставленной цели практически невозможно,И особенно при получении кислоты иэ фосфорного шлама, а использование этого параметра в качестве параметра обратной связи не исключает запаздывания.

Известен также способ управления процессом получения термической фосфорной кислоты иэ фосфорсодержащих шламов путем регулирования подачи шлама и воздуха в циклон и контроля температуры отходящего газа (23.

Однако данный способ не обеспечивает высокого качества получаемой кислоты, в которой содержится большое количество недоокисленных форм фосфора.

Цель изобретения — повышение качест ва получаемой кислоты за счет снижения содержания недоокисленных форм фосфора в кислоте.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулируют поцачу шлама в зависимости от плотности шлама и концентрапии фосфора в нем, а подачу воздуха регулируют в зависимости от концентрации фосфора в шламе и температуры отходящего газа.

Исследования показали, что проводимость фосфорсодержащего шлама прямо

3 948879 1 пропорциональна концентрации фосфора форсодержащего шлама, которая зависит . в шламе. от концентрации фосфора в нем и заранее

Таким образом, измеряя проводимость измерена. фосфорсодержащего шлама можно опреде Для удобства управления процессом лить текущую концентрацню фосфора в > получения термической фосфорной кислоты шламе. Расход шлама задается исходя (ТФК) весь возможный диапазон концентиз следующих параметрои,:производитель> рации фосфора в шламе (83-50%) разбит ность установки сжигания по фосфору ., на ряд поддиапаэонов, которые приведены (2,5 т/ч или 3,5 т/ч) и плотность фоо- в таблице.

1 83-80 301 2-31 50

2 80-75 31 50-3340

3080

3245

3340-3571

75-70

3445

4 70-65 3571 3925

5 65-60 3925-41 67

6 60-55 41 67-4550

3750

4358

4550-5000

7 55-50

4775

Для каждого поддиапаэона указано оптимальное значение количества шлама, которое соответствует нагрузке по фосфору 2,5 т/ч. Производительность уста- щ новки по шламу устанавливается с учетом плотности шлама, которая может быть измерена непосредственно в процессе подачи фосфорсодержащего шлама на сжигание, одновременно с измерением

ЗЮ электропроводности или йо заранее составленному тарировочному графику.

Оптимальный расход воздуха выбирается в зависимости от температуры отходящего газа и концентрации фосфора. Ве личина оптимального количества воздуха выбирается из следующих соображений: недостаточное количество воздуха в процессе сжигания шлама приводит к неполному окислению фосфора. и, как следствие, к

45 образованию низших форм окислов. Недоокисленные формы фосфора попадают в систему гидратации и сиижают качество полученной кислоты. Чрезмерное количество воздуха приводит к понижению температуры в аппарате сжигания, вслед50 ствие чего ухудшаются условия испарения фосфора и снижается полнота его окисления, что также приводит к ухудшению качества получаемой кислоты. Для полного окисления фосфора в шламе необходимо поддержать минимальный избыток воздуха, но достаточный для полного окис. ления фосфора, т. е. температура в рабоt чей зоне где происходит образование

P O ., должна быть достаточной для завершения процесса. Как показал анализ работы установки это условие соблюдается при температуре отходящего газа 1400»

1 480оС.

На чертеже изображена блок-схема автоматического устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство состоит из цистерны 1, циклона 2 для сжигания фосфорсодержащего шлама, регуляторов 3 и 4 соответственно расхода воды и воздуха, датчиков 5 и 6 соответственно электропроводимости и плотности шлама, преобразователей 7 и 8 вычислительного устройства 9, эадатчиков 10 и 1 1 исполнительных механизмов 12, измерителя 13 температуры отходящего газа, преобразователя 14, башни 15 гидратации, сборника 16 кислоты.

Способ осуществляется следующим ob-. разом.

Фосфорсодержащий шлам из цистерны 1 подается на сжигание в форсунку, расположенную на крышке циклона 2. Подача шлама осуществляется его передавливанием водой. Расход воды изменяется и поддерживается регулятором 3. Одновременно в форсунку подается сжатый воздух.

Воздух, необходимый на горение шла- .

1 ма, подается в циклон от воздуходувки (не показан) черы три сопла, тангенциаль8879 6

5 94 но расположенных в верхней зоне циклона.

Расход его регулируется регулятоом 4.

В трубопроводе подачи шлама в циклон установлены кольцевой кондуктометричеокий датчик 5 и измеритель 6 плотности.

Сигнал, поступающий с датчиков 5 и 6, преобразуется в электрические сигналы, например напряжение, соответствующее текущему значению концентрации и плотности шлама. о

В вычислительном устройстве 9 выбирается сигнал, соответствующий величине расхода шлама, чтобы общая нагрузка по фосфору была постоянной.

Допустим, что HB установку сжигания шлама с номинальной производнтепьностью 2500 кг/ч (в пересчете на чиотый фосфор) поступает шлам (НДФЗ) из нижнего слоя цистерны. Электропроводимость шлама, измеренная датчиком 5рав/ г» . 20 на 0,17 10- См, а на преобразователе 7, шкала которого отградуирована в единицах концентрации (% P4), зафиксировано значение 83%. Р4.

Сигнал с преобразователя 7 поступает на задатчик 10, который выдает регулятору 3 команду на поддержание расхода воды, соответствующее оптимальному количеству шлама в диапазоне 3080 кг/ч.

Одновременно датчик 6 плотности изме30 рил плотность шлама, которая равна

1,71 г/смЗ. Электрический сигнал, соо . ветствуюший измеренной плотности, поотупает от преобразователя 8 в вычислительное устройство 9, где два элект . рических сигнала, соответствующие текущему значению плотности и номинальной нагрузке, перемножаются и в результате в регулятор 3 поступает сигнал, соответствующий ктическому расходу шлама (2950 кг/м ). Этот сигнал в блоке сравнения регулятора сравнивается с заданным (3080 кг/мЗ) и так как сигнал дисбаланса превышает зону чуствительности усилителя, входящего в состав регулятора 4, на исполнительный меха = ц низм 12 поступит сигнал на увеличение расхода воды . С блока преобразования 7 на задатчик 11 поступает сигнал на устав ку коэффициента избытка воздуха d =1,5 (с учетом, что температура отходящего 50 газа должна быть 1460оС), что соответствует расходу воздуха 16100 нм /ч.

Регулятор 4 поддерживает заданный раоход воздуха.

В процессе переработки шлама в топке происходит окисление содержащегося в шламе фосфора, испарение воды и плавление минеральных веществ, содержащихся в шламе. В результате окисления фосфора образуются пары фосфорного ангидрида, которые вместе с избыточным воздухом, азотом и парами води выводятся из циклона в сепаратор. Далее по газоходу газы вводятся в систему гидратации, куда поотупает циркуляционная 42%-ная фосфорная кислота н добавляется вода. В газоходе установлен измеритель 13 температуры отходящих нз аппарата сжигания газов.

Обычно расход циркуляционной кислоты, подаваемой на гидратацию, изменяют в зависимости от гемпературы. Однако, учи тывая, что согласно способу управпения температура отходящего газа практически постоянна, то и расход кислоты можно за, дать -постоянным . и не регулировать.

Для страховки температура отходящего газа может быть использована в качестве сигнала обратной связи, т. е. в случае некоторого отклонения температуры отходящего газа от заданной с преобразователя 14 в регулятор 4 расхода воздуха поступает сигнал на корректировку расхода воздуха.

По мере переработки нижней, богатой фосфором части шлама концентрация фоофора изменяется также, как и плотность шлама. В зависимости от этого меняется уставка на расход шлама и воздуха. Так, например, при концентрации фосфора в шламе равной 73% Р+ и соответствующей

cL 1,4 оптимальный расход шлама

3455 кг/ч (четвертый диапазон), à раоход воздуха 15050 нм /ч. Плотность

3 шлама У =1„66 г/см . При этом о6ра3 зуется 5725 кг/ч фосфорного ангидрида и 240 кг/ч шлама.

Температура на выходе из циклонной камеры сжигания 1400-1450 С.

Готовый поток направляют для гидратирования н абсорбции фосфорного ангидрида в башню гидратации, орошаемую циркуляционной фосфорной кислотой, и получают 75% Н РО4. При этом в цикл циркуляции добавляют 5825 кг/ч воды и отводят 7900 кг/ч кислоты (a пересчете на 100% Н РО4.).

Гаэ поступает в электрофильтр на очистку.

Сравнение данных основных показателей процесса показывает, что по известному способу управления температу ра отходящего газа изменяется от 1200 до 1680 С,.à по предлагаемому в пределах 1400-1480 С.

Содержание недоокисленцой формы в продукционной кислоте колеблется в широких пределах от 0,38 до 2% и более,.

948879

ВНИИПИ Заказ 5687/1 Тираж 509 Подписное

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 а по предлагаемому способу от 0,064 до 0,25%.

Качество управления получения ТФК значительно лучше, чем по известному способу, так как повышает точность pery лирования расхода фосфорсодержащего шлама и воздуха, подаваемого в камеру сжигания, а поддержание температуры отходящих газов на оптимальном. уровне стабилизирует гидратацию и абсорбцщо фосфорного ангидрида, что позволяет снизить содержание недоокисленных форм в продукционной кислоте.

Формула изобретения

Способ управления процессом получения термической фосфорной кислоты . иэ фосфорсодержащих шламов путем регулирования подачи шлама и воздуха в циклон и контроля температуры отходящего газа, отличающийся тем, что, с целью повышения качества

5 .получаемой кислоты за счет снижения содержания недоокисленных форм фосфора

s кислоте, подачу шлама регулируют в зависимости от плотности шлама и кон- . центрации фосфора в нем, а подачу воздуха регулируют в зависимости от концентрации фосфора в шламе и температу» ры отходящего газа.

Источники информации, принятые во внимание при експертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ж 626039, кл. С 01 В 25/20, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР йо заявке ¹ 2630152/26, . yg кл. С Ol В 25/01, 1978.