Изобретение относится к промышленности минеральных удобрений и строительных материалов и может быть использовано для получения экстракционной фосфорной кислоты и сульфата кальция серной кислоты и извести или цемента.
Известны способы сернокислотного разложения фосфата с получением фосфорной кислоты в гидратном, полугидратном и ангидритном режимах, в которых экстрагирование фосфорной кислоты осуществляют в кинетическом режиме при интенсивном перемешивании суспензии вращающимися мешалками в течение около 8 [1] а обесфторивание и концентрирование фосфорной кислоты осуществляют в несколько стадий с абсорбцией фторсодержащих газов и получением кремнефтористоводородной кислоты [2] последующим осветлением (отстаиванием) упаренной фосфокислоты. После длительного перемешивания (экстрагирования) от фосфорной кислоты отделяют фильтрацией или центрифугированием сульфата кальция (фосфогипс).
Известны способы переработки фосфогипса в серную кислоту и известь термохимической обработкой его топочным газом при неполном сжигании топлива (кокса, мазута, природного газа) с получением разбавленного сернистого газа (8-12 мас. SO2), содержащего каталитические яды (СО, Н2S, НF и др.), что усложняет или делает невозможной его переработку в серную кислоту, или обработкой метаном с получением сульфида кальция и элементной серы [3] что также усложняет и удорожает его переработку в серную кислоту. Обработку сульфата кальция метаном осуществляют в шахтной печи после предварительного его нагрева в горизонтальном подогревателе.
К недостаткам известных способов переработки фосфата кальция в фосфорную кислоту, а фосфогипса в серную кислоту и известь или цемент относятся их сложность, большая энерго- и трудоемкость и неэффективность переработки фосфогипса в связи с этим в серную кислоту и известь или цемент. Энергозатраты на 1 т моногидрата серной кислоты и 0,6 т извести составляют по природному газу 357 нм3 и электроэнергии 100 кВт ˙ч.
Целью изобретения является упрощение и повышение эффективности комплексной переработки фосфата кальция в фосфорную кислоту и известь, снижение энерго- и трудозатрат и уменьшение выбросов в атмосферу.
Цель достигается тем, что сульфат кальция (фосфогипс), предпочтительно ангидрит, при обжиге топочным газом смешивают с метаном до мольного соотношения метан сульфат не более 1:4, т.е. в окислительной среде, в межтрубном пространстве струйнотеплообменной печи. Причем потери и недостаток теплоты на термическую диссоциацию сульфата компенсируют сжиганием природного газа и удалением обоженного окисла кальция через трубное пространство печи. При этом получают сернистый газ, не содержащий каталитических ядов, с концентрацией SO2 около 55 об. а О2 около 1 об. А фосфорнокислую фосфатную суспензию транспортируют струйным устройством и при смешении с серной кислотой продувают обеспыленным сбросным топочным газом, предпочтительно в присутствии кизельгура, после этого в течение 5-8 ч отстаивают в чашевом экстракторе с гребками. При этом фосфорнокислую фосфатную суспензию одновременно подогревают до 120-140оС, разлагают, обезвоживают, обесфторивают и обескремнивают. В результате этого отделенную от фосфогипса отстаиванием и фильтрацией фосфорную кислоту получают с содержанием Р2О5 около 52 мас. а фтора менее 0,1 мас. фосфогипс в виде ангидрита, а известь с содержанием активной части не менее 80 мас. причем при минимальных энерго- и трудозатратах.
На фиг. 1 изображена принципиальная технологическая схема переработки фосфата кальция в фосфорную кислоту и известь; на фиг.2 струйное устройство для разложения и транспортирования фосфата; на фиг.3 струйная теплообменная печь для термохимического разложения сульфата.
Технологическая схема переработки фосфата кальция в фосфорную кислоту и известь включает прирельсовый бункер 1 или силос с питателем 2 фосфата, под ним струйное устройство 3 для разложения и транспортирования фосфата, соединенный циркуляционным трубопроводом со струйным устройством чашевый экстрактор 4 с гребками, снабженный смесителем 5 и насосами 6 и 7, узел 8 абсорбции фторсодержащих газов, узел 9 фильтрации или центрифугирования сгущенной сульфатной суспензии и соединенную с ним струйнотеплообменную печь 10, соединенную с узлами 11 и 12 соответственно пылеулавливания (отделения) извести и переработки сернистого газа в серную кислоту, а также сборник 13 с насосом 14 продукционной фосфорной кислоты. Струйное устройство 3 для разложения и транспортирования фосфата включает цилиндроконическую камеру 15 смешения, струйный насос 16 и соединенный с ними и с циркуляционным трубопроводом регулятор 17 расхода суспензии, а струйнотеплообменная печь 10 включает корпус с теплообменником 18, встроенный в теплообменник аэратор 19, присоединенный к аэратору диффузор 20, с зазором расположенное под диффузором сопло 21 и каналы 22, соединяющие зазор с межтрубным пространством теплообменника 18.
Переработку фосфата кальция в фосфорную кислоту и известь осуществляют следующим образом.
Фосфатную муку из прирельсового бункера 1 (около 33 т/ч) и рециркулирующую через регулятор 17 фосфорнокислую суспензию из экстрактора 4 (около 30 т/ч) непрерывно смешивают в камере 15 смешения и струйным насосом 16 подают в смеситель 5 (около 200 т/ч). Туда же (в смеситель 5) подают моногидрат серной кислоты (около 33 т/ч) и обеспыленный сбросной топочный газ (около 9200 м3/ч) с температурой около 400оС. Из смесителя нагретую до 120-140оС и обесфторенную в течение 10-15 мин жидкую фазу сливают в отстойник-экстрактор 4, а фторсодержащую газовую фазу направляют на узел 8 абсорбции для получения кремнефтористоводородной кислоты. В экстракторе 4 смесь выдерживают при температуре около 100оС в течение 5-8 ч в диффузионном режиме, при этом осветленную фосфорную кислоту (около 30 т/ч), содержащую около 53 мас. Р2О5, непрерывно сливают в сборник 13, сгущенную сульфатную суспензию с Ж:Т около 1:1 (около 90 т/ч) непрерывно подают насосом 7 на узел 9 фильтрации или центрифугирования, а фосфорнокислую суспензию (около 170 т/ч) насосом 6 непрерывно подают в качестве рабочей жидкости в струйный насос 16. Отделенный и промытый горячей водой и 3%-ным горячим известковым молоком ангидрит (около 46 т/ч) непрерывно подают на разложение в струйнотеплообменную десульфуратную печь 10, а фосфорную кислоту (около 46 т/ч) и промывные воды (около 20 т/ч) в экстрактор 4, или фосфорную кислоту (около 30 т/ч) подают в сборник 13, а осветленную кислоту из отстойника-экстрактора 4 при этом не отбирают. При переработке полугидрата установку снабжают второй (дегидратной) струйнотеплообменной печью, что усложняет и удорожает переработку фосфата и сульфата кальция (не обесфторивание и упарку фосфокислоты и дегидратацию полугидрата). В десульфуратной печи ангидрит нагревают в межтрубном пространстве теплообменника 18 до температуры термической диссоциации (950-1050оС) и смешивают с вводимым через аэратор 19 (около 1900 нм3/ч) природным газом (метаном) в мольном соотношении метан ангидрит не более 1:4, который реагирует с выделяющимся (при термической диссоциации) кислородом. При этом выделяющийся в межтрубном пространстве сернистый газ (около 21,6 т/ч) с температурой около 400оС направляют на узел 12 переработки в серную кислоту, а известь (около 19 т/ч) по каналам 22 подают в диффузор 20 на смешение с топочным или раскаленным до 1800-2000оС газом, подаваемым в печь через сопло 21, и через трубное пространство теплообменника под напором до 70 кПа пылегазовую смесь направляют на узел 11 пылеулавливания (отделения) 11 извести, а затем обеспыленный сбросной газ (около 9200 м3/ч) с температурой около 400оС с узла обеспыливания, а серную кислоту с узла переработки сернистого газа (около 33 т/ч) направляют в смеситель 5 для подогрева, обесфторивания, обезвоживания и разложения фосфорнокислой фосфатной суспензии.
Технико-экономическая эффективность от использования предложенного способа переработки фосфата кальция в фосфорную кислоту и известь состоит в том, что предложенный способ переработки фосфата не имеет твердых и жидких отходов, а по энерго- и трудозатратам превосходит существующие способы получения фосфорной кислоты как в дегидратном, так и в полугидратном режимах, так как разложение фосфата осуществляют в диффузионно-кинетическом режиме, без перемешивания суспензии вращающимися мешалками, одновременно с отстаиванием суспензии. Причем предложенный способ переработки сульфата кальция (фосфогипса) в известь и серную кислоту в сравнении с известными способами получения извести из известняка или мела, а серной кислотой из серы, не требует измельчения и сепарации или плавления, очистки и сжигания исходного сырья. А энергозатраты на получение 1 т моногидрата серной кислоты и 0,6 т извести составляет по газу 82 нм3 (вместо 357 нм3), сжатому воздуху 252 нм3 и выбросам в атмосферу 280 нм3.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ СЫРЬЯ ТИПА ФОСФОРИТОВ КАРАТАУ | 2010 |
|
RU2437831C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ | 2022 |
|
RU2792097C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ | 2008 |
|
RU2372281C1 |
ГРАНУЛЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ | 2022 |
|
RU2804426C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ | 2012 |
|
RU2505478C1 |
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНОГО ФОСФАТА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ | 2014 |
|
RU2560802C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ | 2014 |
|
RU2583956C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ | 2007 |
|
RU2356833C1 |
Способ получения фосфорной кислоты | 1979 |
|
SU872454A1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ЖЕЛВАКОВЫХ ФОСФОРИТОВ | 1998 |
|
RU2120405C1 |
Изобретение относится к промышленности минеральных удобрений и строительных материалов и позволяет упростить процесс, снизить энерго- и трудозатраты и выбросы в атмосферу. Способ включает смешение фосфорнокислой фосфатной суспензии с серной кислотой при продувке суспензии сбросным топочным газом, последующее отстаивание, фильтрование или центрифугирование сгущенной фосфорнокислой сульфатной суспензии, нагрев топочным газом, смешение сульфата кальция с метаном в молярном соотношении метан: сульфат не более 1:4 с получением извести и концентрированного сернистого газа и переработку сернистого газа в серную кислоту, возвращаемую в процесс. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. | 1921 |
|
SU3A1 |
Фосфогипс и его использование./Под ред | |||
С.Д.Эвенчика, А.А.Новикова, М.: Химия, 1990, с.159-168. |
Авторы
Даты
1995-12-27—Публикация
1992-06-16—Подача