Способ управления процессом получения термической фосфорной кислоты из фосфорсодержащих шламов

 

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.