- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Глава 1. Получение очищенных фосфорных и суперфосфорных кислот
- •1.1. Тенденции мирового производства фосфорных удобрений и экстракционной фосфорной кислоты
- •1.2. Современные методы очистки экстракционной фосфорной кислоты
- •1.2.1. Очистка от сульфатов, фтора, кремния и катионов металлов
- •1.2.2. Очистка от тяжёлых металлов и мышьяка
- •1.2.3. Очистка от органических примесей
- •Глава 2. Физико-химические основы концентрирования и очистки экстракционной фосфорной кислоты
- •2.1. Термодинамические свойства ортофосфорной кислоты и ее растворов
- •2.2 Плотность и вязкость растворов фосфорной кислоты
- •2.3. Расчет давления паров над экстракционной фосфорной кислотой
- •2.4. Научные основы получения высококонцентрированных кислот с улучшенными и регулируемыми эксплуатационными характеристиками
- •2.4.2 Анализ действия HSО4- и NH4+ при дегидратации и дефторировании экстракционной фосфорной кислоты
- •2.5. Разработка новых марок очищенных и суперфосфорных кислот
- •2.6. Примеры расчета парожидкостного равновесия
- •Глава 3. Адсорбционная очистка экстракционной фосфорной кислоты при дегидратации и дефторировании
- •3.1. Методы активации процессов дегидратации и дефторирования при интенсивном тепломассообмене
- •3.2. Влияние условий дефторирования на состав фосфорной кислоты
- •3.3. Кинетические закономерности процесса дефторирования экстракционной фосфорной кислоты в режиме интенсивного тепломассообмена
- •3.4. Влияние примесей серной кислоты, кремния, железа и алюминия на процесс дефторирования экстракционной фосфорной кислоты
- •3.5. Выбор и модификация адсорбента для удаления примесей из раствора экстракционной фосфорной кислоты
- •3.6. Исследование процесса дефторирования в присутствии серной кислоты с адсорбцией на угольном сорбенте
- •3.7. Исследование процесса регенерации отработанного угольного сорбента
- •Глава 4. Разработка ресурсо- и энергосберегающей технологии получения высококонцентрированных фосфорных кислот
- •4.1. Энергетические концепции получения концентрированных фосфорных кислот при интенсивном тепломассообмене
- •4.2. Разработка аппарата тарельчатого типа с газожидкостным слоем. Расчет и интенсификация тепло- и массопередачи
- •4.4. Аппаратурно-технологическая схема концентрирования и дефторирования экстракционной фосфорной кислоты
- •4.5 Анализ технико-экономических показателей промышленных схем получения концентрированной фосфорной и суперфосфорной кислот
- •4.6. Адсорбционная очистка фторсодержащих газов в производстве очищенной экстракционной фосфорной кислоты
- •Глава 5. Технологические основы получения очищенной экстракционной фосфорной кислоты
- •5.2. Компоновка узла доочистки экстракционной фосфорной кислоты от фтора и других примесей адсорбционным методом
- •5.3. Технологическая схема комбинированного метода очистки
- •5.3.1. Компоновка комбинированной технологической схемы
- •5.3.2. Экологические, энергетические аспекты комбинированной технологической схемы
- •5.4. Очистка экстракционной фосфорной кислоты от сульфатов
- •5.5. Новые марки очищенных фосфорных кислот и способы их получения
- •5.5.1. Получение фосфорных кислот для пищевых и технических целей
- •5.5.2. Получение солей на основе очищенной фосфорной кислоты
- •Заключение
- •Список литературы к главе 1
- •Список литературы к главе 2
- •Список литературы к главе 3
- •Список литературы к главе 4
- •Список литературы к главе 5
- •СОДЕРЖАНИЕ
сравнительные экологические показатели всех трех вышерассмотренных схем применительно к промышленным масштабам.
Количество фтора в выхлопных газах по двум первым вариантам таблицы 4.5 не превышает 10 мг/м3, что соответствует санитарным нормам. Повышенное количество выхлопных газов варианта 2 хотя и способствует проведению процесса тепломассообмена в низкотемпературных условиях с минимальным образованием тумана, создает вероятность повышения ПДВ по фтору в кг/ч, например, при увеличении производительности схемы. Учитывая это, разработанные поглотители для очистки циркуляционного пара тепломассообменных установок были рекомендованы для санитарной доочистки выхлопных газов от фтористых соединений аналогичных установок, работающих на природном газе [67]. Аналогично оксиду алюминия для данных целей испытывались также адсорбенты на базе СаО.
Данная схема прошла опытно-промышленные испытания в широких интервалах концентраций продукционной кислоты (от 50 до 80% Р2О5) и была рекомендована к внедрению на многих заводах отрасли.
4.5 Анализ технико-экономических показателей промышленных схем получения концентрированной фосфорной и суперфосфорной кислот
Аппаратурно-технологическая схема с интенсивным тепломассообменом в тарельчатом аппарате, базирующаяся на изобретениях [67-69], прошла опытно-промышленные испытания в ОАО «Воскресенский НИУиФ» и ОАО «Балаковские минудобрения» и была принята в эксплуатацию.
Сравнение действующих промышленных установок по техникоэкономическим показателям приведено в таблице 4.6. В таблице отсутствует аналог получения СФК (64 – 66% Р2О5) в вакуум-выпарных установках. Такая технология, с использованием ПАВ, разработанная в ЛЕННИИГИПРОХиме, проходила опытно-промышленную проверку на Невинномысском ПО «Азот»
[24, 45].
205
Таблица 4.6 Сравнение технико-экономических показателей промышленных установок по
получению СФК, действующих в РФ
|
Наименование |
Единицы |
Череповецкое |
Белореченское |
Балаковское |
|
показателей |
измерения |
ПО «Аммофос» |
ПО |
ПО |
|
|
|
|
«Минудобрения» |
«Минудобрения» |
Способ производства |
|
Вакуумный, |
Контактный, в |
Контактный, в |
|
|
|
|
поверхностный, |
аэролифтном |
тарельчатом |
|
|
|
фирма «Спи- |
аппарате |
аппарате |
|
|
|
Батиньоль» |
|
|
Мощность установки |
тыс. т/год |
50 |
75 |
75 |
|
Содержание в СФК |
|
|
|
|
|
Р2О5 |
% |
68 – 70 |
64 – 66 |
64 – 66 |
|
F |
|
% |
0,35 – 0,38 |
0,24 – 0,27 |
0,12 – 0,15 |
Температура |
° С |
195 – 202 |
170 – 180 |
130 – 140 |
|
концентрирования |
|
|
|
|
|
Коэффициент |
Вт/(м2.° С) |
512 |
4070 |
13130 |
|
теплопередачи |
|
|
|
|
|
Удельные |
|
|
|
|
|
энергозатраты: |
т/тР2О5 |
1,20 |
нет |
нет |
|
– |
пар (40 ат, 260° С) |
м3/тР2О5 |
нет |
60 |
33 |
– |
газ природный |
кВт.ч/т |
16 |
52 |
44 |
– |
электроэнергия |
Р2О5 |
|
|
|
– |
оборотная вода |
|
|
|
|
м3/т |
60 |
55 |
0,4 |
||
Суммарные |
кг у.т. |
232,9 |
112,7 |
56,7 |
|
приведенные |
т Р2О5 |
|
|
|
|
энергозатраты |
|
|
|
|
|
Количество стоков |
м3/т |
1,026 |
0,26 |
0,08 |
|
|
|
|
|
|
(утилизируются) |
Выбросы в атмосферу: |
|
|
|
|
|
|
F |
кг/ч |
0,286 |
1,0 |
0,25 |
|
Р2О5 |
|
|
|
|
|
кг/ч |
¾ |
6,85 |
1,2 |
|
Капитальные |
усл. ед. |
~ 10 (закупка |
1,043 |
0,64 |
|
вложения в |
(в ценах |
по импорту) |
|
|
|
оборудование. |
1991 г) |
|
|
|
В таблице 4.7 приведено сравнение технико-экономических показателей промышленной схемы ООО «Балаковские минудобрения» при работе ее на газе и предполагаемой работе на паре в условиях полного рецикла пара.
Являясь универсальной, разработанная аппаратурно-технологическая схема прошла опытно-промышленные и промышленные испытания по
206
концентрированию с 28 – 36 до 52 – 57% Р2О5 в ОАО «Воскресенский НИУиФ» и ООО «Балаковские минудобрения» и была рекомендована для внедрения на Красноуральском медеплавильном комбинате, в ОАО «Воскресенские минудобрения» и в ООО «Балаковские минудобрения» [70].
Таблица 4.7 Технико-экономические показатели промышленной схемы ООО «Балаковские
минудобрения»
Наименование |
|
Единицы |
Действующая |
|
Предполагаемая |
|
показателей |
|
измерения |
|
контактная |
|
контактная |
|
|
|
установка с |
|
установка с |
|
|
|
|
топочными газами |
|
перегретым паром |
|
Мощность установки |
тыс.т/год |
|
75 |
|
130 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура |
|
° С |
|
135 – 145 |
|
160 – 170 |
концентрирования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Природный газ |
|
нм3/т Р2О5 |
|
49 |
|
49 |
|
|
кг у.т./т Р2О5 |
|
62,4 |
|
62,4 |
Пар (при условии полной |
Гкал/т Р2О5 |
|
0,05 |
|
0,05 |
|
рециркуляции) |
|
кг у.т./т Р2О5 |
|
0,54* |
|
0,54 |
|
|
|
|
|
|
|
Утилизация тепла, |
|
кг у.т./т Р2О5 |
|
|
|
29,67 |
выработанного паром |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вода техническая |
|
м3/т Р2О5 |
|
0,4 |
|
4 |
|
|
кг у.т./т Р2О5 |
|
0,132 |
|
1,32 |
Электроэнергия |
|
кВт-ч/т Р2О5 |
|
44 |
|
44 |
|
|
кг у.т./т Р2О5 |
|
14,7 |
|
14,7 |
Фосфорная кислота |
|
т/т Р2О5 |
|
1,005 |
|
1,005 |
|
|
|
|
|
|
|
Твердый поглотитель |
т/т Р2О5 |
|
|
|
0,00025 |
|
(Al2О3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выхлопы в атмосферу |
кг/ч |
|
|
|
|
|
F |
|
|
0,25 |
|
0,08 |
|
Р2О5 |
|
кг/ч |
|
1,2 |
|
нет |
Сравнение |
технико-экономических |
показателей |
разработанной |
технологии с базовой приведено в таблице 4.8
* Пар используется в газовой упарке для периодического пропаривания решеток и стенок аппарата
207
Таблица 4.8
Технико-экономические показатели схем получения концентрированной фосфорной и суперфосфорной кислот
Наименование показателей |
Единицы |
Базовый образец |
Объект |
|
измерения |
ОАО «Воскресенские |
разработки |
|
|
минудобрения» |
|
|
|
цех ЭФК № 4 |
|
Метод концентрирования |
|
Вакуум- |
Пенный в |
|
|
испарительный в |
тарельчатом |
|
|
ВВУ паром |
аппарате |
|
|
|
топочными |
|
|
|
газами |
Годовой объем |
тыс. т Р2О5 |
110 |
140 |
производства |
|
|
|
|
|
|
|
Цикличность процесса |
|
Циркуляция кислоты |
За один проход |
|
|
в контуре |
через |
|
|
|
концентратор |
Достигаемая концентрация |
% Р2О5 |
50 – 54 |
52 – 57 |
ЭФК |
|
|
|
|
|
|
|
Температура |
° С |
85 – 90 |
80 – 90 |
концентрирования |
|
|
|
|
|
|
|
Удельный расход топлива |
усл.т./т |
0,135 |
0,072 |
|
Р2О5 |
|
|
|
|
|
|
Удельные затраты |
кВт.ч/т |
88,2 |
55,5 |
электроэнергии |
Р2О5 |
|
|
|
|
|
|
Потери Р2О5 от общего |
% |
1,0 |
0,05 |
количества в кислоте |
|
|
|
|
|
|
|
Себестоимость продукта |
у.е./т Р2О5 |
215,9 |
196,3 |
|
|
|
|
Капитальные вложения на |
у.е. |
2290,2 |
812,0 |
оборудование |
|
|
|
|
|
|
|
208