Способ получения термической фосфорной кислоты

 

Изобретение относится к технологии получения термической фосфорной кислоты, используемой в производстве фосфорных удобрений. Целью изобретения является повышение качества кислоты за счет снижения содержания в ней недоокисленных форм фосфора. Способ заключается в проведении сжигания в присутствии водяного пара, подаваемого в количестве, обеспечивающем массовое соотношение кислорода и пара (7,5-10):1, при концентрации кислорода в зоне горения 40-45 мас.% и коэффициенте избытка кислорода 2,25-3,0, охлаждении в башне сжигания образующихся газов циркуляционной фосфорной кислотой, гидратации фосфорного ангидрида, давлении газов на два потока, обогащении первого кислородом и подаче его в башню сжигания, очистке и выбросе второго. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 01 В 25/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 43601 71 /23-26 (22) 08. 01. 88 (46) 07.04.90. Бюл. 11 13 (71) Казахский научно-исследовательский и проектный институт фосфорной промышленности (72) В. И. Мальнев (53) 661.634.2(088 .8) (56) Термическая фосфорная кислота, соли и удобрения на ее основе. Под ред. Н. Н. Постникова. — N.: Химия, 1976, с. 117-120. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ

ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ (57).Изобретение относится к технологии получения термической фосфорной кислоты, используемой в производстве фосфорных удобрений. Целью иэобретеИзобретение относится к технологии получения термической фосфорной кислоты, используемой для производства фосфорных удобрений, и может быть использовано в химической промышленности.

Целью изобретения является повышение качества кислоты за счет снижения содержания в ней недоокисленньтх форм фосфора.

II р и м е р. Расплавленный фосфор температурой 70 С в количестве 3526 кг подают к форсунке башни сжигания.

На форсунку для распыпа фосфора подают 1320 нм /ч сжатого воздуха, нагретого до 75 С, содержащего 393 кг кислорода. В качестве вторичного дутья

„„SU„„1555276 А 1

2 ния является повышение качества кислоты за счет снижения содержания в ней недоокисленных форм фосфора.

Способ заключается в проведении сжигания в присутствии водяного пара, подаваемого в количестве, обеспечива.ющем массовое соотношение кислорода и пара (7,5-10):1, при концентрации кислорода в зоне горения 40-45 мас.7. и коэффициенте избытка кислорода

2,25-3,0, охлаждении в башне сжигания образующихся газов циркуляционной фосфорной кислотой, гидратации фосфорного ангидрида, делении газов на два потока, обогащении первого кислородом и подаче его в башню сжигания, очистке и выбросе второго.

1 э.п. ф-лы, 3 табл. в башню юкигания подают технологический газ после башни гидратации в ко- д личестве 25600 кг/ч при 55 С, содержащий 1541 кг водяного пара и 8128 кг кислорода, который перед подачей в башню обогащают кислородом техническим в количестве 4228 кг/ч, содержащим 4017-кг кислорода. Общее количество кислорода в смеси поступившего с первичным и вторичным дутьем составляет 12538 кг/ч или концентрация кислорода составляет 40,6 мас.Х, при йо этом массовое соотношение кислород: пар равно 8,14:1, коэффициент избытка кислорода К = 2,77, температура в soне горения 2060 С. В башню сжигания для охлаждения образующихся газов, 1555276 гидратации фосфорного ангидрида и защиты корпуса башни от высокой темпе ратуры подают 75 -ную циркуляционную фосфорную кислоту температурой 45 С на стакан башни в количестве

61 2000 кг /ч, на форсунки — 535500 кг /ч, В стакан башни сжигания подают также

;45Х-ную фосфорную кислоту из башни гидратации температурой 50 С в количестве 7350 кг/ч и воду температурой

25 С в количестве 3200 кг/ч.

Газы, охлажденные до 150 С, из башни сжигания по охлаждаемому газоходу поступают в башню гидратации с температурой 120 С, где орошаются

45 .-ной АосАОрнон кислотой в количестве 206400 кг/ч, имеющей температуру о

35 С. Сюда же в башню гидратации по-о дают 3700 KI /÷ воды температурой 25 С. 20

Часть кислоты,из башни гидратации (уловленной из газов) в количестве

7350 кг/ч подают на стакан башни сжио гания. Газы, охлажденные до 55 С, 25 вентилятбром распределяют на два потока: один поток в количестве

25600 кг/ч направляют на сжигание Aoc— фора, предварительно обогатив его кислородом, а другой в количестве"

2300 кг/ч (или 1750 нм /ч) направляют на очистку и далее выбрасывают в атмосферу.

Иэ цикла орошения башни сжигания отводят товарную 75Х-ную фосфорную

35 кислоту в количестве 14785 кг/ч, содержание в которой низших окислов фосфора составляет 0,035 мас. . Удельный выброс газов в атмосферу на 1 т 40 переработанного фосфора составляет

1750 нм /ч: 3 526 т/ч = 496 Мм /т.

По известному способу содержание недоокисленных форм фосфора в продукте достигает 0,2, а объем выбрасыва- 45 емых в атмосферу газов — до 10000 м на 1 т переработанного фосфора.

В табл. 1 представлена зависимость показателей процесса от соотношения кислород : пар.

При соотношении кислород:пар меньше ?,5 : 1 повьпнается содержание недоокисленных форм Аосфора в продукте, При соотношении больше 10:1 темпераФура превышает 2100 С и уже при соотг . 55 ношении 11;1 составляет 2300 С. В этих условиях оборудование требует усиленного охлаждения стенок башни сжигания во избежание их разрушения от высоких температур. Таким образом, Ьптимальным соотношением кислорода и водяного пара, обеспечивающем содержание в кислоте низших окислов менее 0,05Х и нормальный температурный режим в башне сжигания АосАора, следует считать 7,$-10:1.

В табл. 2 показана зависимость показателей процесса от концентрации кислорода.

При концентрации кислорода ниже

40 увеличивается содержание недоокисленных форм фосАора в продукте, а при концентрации вьппе 45Х температура о газов повышается до 2350 С, что влечет необходимость усиления защиты оборудования. Если процесс вести с концентрацией кислорода в паровоэдушной среде 39 (на входе в башню сжигания) с одновременным увеличением избытка воздуха до 3,0, это увеличивает объем газов и их скорость в зоне сжигания фосфора, что при тех же габаритах башни сжигания не приведет к снижению недоокислениых форм фосфора в кислоте, но увеличит потери кислоты в атмосферу с отходящими газами.

В табл. 3 показана зависимость показателей процесса от избытка кислорода.

Содержание низших окислов в кислоте менее 0,05 мас. . достигается при п в смеси, равном 2,25 и выше, при снижении М до 2 содержание низших окислов увеличивается до 0,06 мас. .

Увеличение oL ведет и к увеличению количества газов, выбрасываемых в атмосферу, и при пС = 3,5 их объем в

1,5 раза превышает объем газов, образующихся при о = 2,25. С выбрасываемыми газами теряется кислород, что приводит к повьппению себестоимости кислоты. Поэтому оптимальными значениями,сС обеспечивающими положительный эффект, следует считать 2,25—

3,0.

Таким образом, изобретение позволяет повысить качество кислоты за счет снижения в ней содержания соединений низших окислов фосфора, что при последующей переработке кисло гы на соли и удобрения приведет к уменьшению выделения фосфина на стадии нейтрализации и улучшит экологическую

Таблица 1

Удельный объем газов, подвергаемых очистке и выбрасываемых в атмосферу, нм /т.

Содержание низших окислов фосфора в кислоте, мас.7.

Температура сжигания фосфора, С

Массовое соотношение кислород:пар приЫ=

= 2,77 и концентрации кислорода -40,6Х

2300

7,0 : 1

7,5 : 1

8,28: 1

10: 1

11 : 1

429

496

524

530

О, 062

О, 047

О, 035

0,015

Следы

Таблица 2

Концентрация кислорода в зоне горения фосфора при cL = 2,77 и массовом соотношеТемпература сжигания фосфора, С

Удельный объем газов, выбрасываемых в атмосферу, нм /т

Содержание низших оки слов в кис» лоте, мас. нии кислород:пар

8,14:1, мас.Х

0,056

0,041

0,035

О, 018

О, 005

2350

442

496

518

550

39,0

40,0

40,6

42,0

45,0

47,0

155527 обстановку на рабочих местах; сократить количество выбросов в атмосферу.

Формула изобретения

1. Способ получения термической фосфорной кислоты, включающий сжигание элементарного фосфора с использованием избытка кислорода, охлаждение в башне сжигания образующихся газов циркуляционной фосфорной кислотой, гидратацию фосфорного ангидрида, очистку газов от тумана фосфорной кислоты с выводом продукционной кис5 лоты из башни сжигания, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества кислоты за счет

6 6 снижения содержания в ней недоокисленных форм hochopa, сжигание ведут в присутствии паров воды, подаваемых в количестве, обеспечивающем массовое соотношение кислород : пар, равное (7,5 - 10) : 1, при коэффициенте избытка кислорода 2,25-3,0 и концентрации кислорода в зоне горения 40—

45 мас.7..

2. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью снижения выбросов в атмосферу, отходящие после гидратации газы делят на два потока: первый обогащают кислородом и направляют в башню сжигания, -а второй направляют на очистку и выбрасывают в атмосферу.

1555276

Таблица 3

Температура сжигания фосфора, С

Составитель Б. 1Паронов

Редактор Н. Гунько Техред М.Дидык Корректор И, Муска

Заказ 534 Тираж 403 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Коэффициент избытка кислорода при массовом соотношении кислород:пар 8,28:1 и концентрации кислорода 40,6 мас.

2,0

2,25

2,75

3,0

3,5

Содержание

HH3PIHX OKHC лов фосфора в кислоте, мас.

О, 060

О, 043

О, 036

О, 021

0,002

Удельный объем газов, вы" брасываемых в атмосферу, нм /т

403

432

496

690

1740