Установка для получения экстракционной фосфорной кислоты Советский патент 1992 года по МПК C22B3/02 

Изобретение относится к оборудованию производства экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) сернокислотным вскрытием фосфатного сырья и может быть использовано и в других отраслях для интенсификации взаимодействия между твердым и жидким (кислотным) реагентами, например, в химической и других отраслях.

Известна установка для получения экстракционной фосфорной кислоты включающая экстрактор, состоящий из двух секционированных круглых емкостей, узлы дозирования фосфатного сырья и сырьевой кислоты, узлы охлаждения, фильтрации и

рециркуляции пульпы и узел очистки отходящих газов от соединений фтора.

В качестве недостатков следует отметить малую интенсивность реакторного узла и высокие энергозатраты на охлаждение пульп.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту к изобретению является установка включающая прямоугольный экстрактор (Ураб 750 м3), карусельный вакуум-фильтр (80 м2), узел дозировки фоссырья, узел разбавления, охлаждения и дозировки серной кислоты, узел вакуум-охлаждения пульпы из экстрактора,- узел рециркуляции пульпы (внешний

VI ел ю

XI О VI

рецикл), узлы очистки отходящих газов1 от экстрактора, вакуум-испарителя, вакуум- фильтра и вакуум-упарки ЭФК.

В качестве недостатков установки следует отметить малую интенсивность узла экстракции, наличие дополнительного узла охлаждения разбавленной серной кислоты, высокие энергозатраты на охлаждение пульпы.

Целью изобретения является интенсификация процесса вскрытия фосфатного сырья, повышение производительности и снижение энергозатрат.

Указанная цель достигается тем, что установка для получения экстракционной фосфорной кислоты, включающая экстрактор, узел дозировки и смешения фосфатного сырья с растворами разбавления (или водой), узел дозировки и разбавления серной кислоты или олеума, узлы охлаждения, фильтрации и рециркуляции пульпы и узлы очистки отходящих газов от соединений фтора, снабжена форреактором, выполненным в виде комбинации емкостного бака и трубчатого реактора, состоящего из цилиндрического корпуса, патрубков подвода и отвода реагентов и их смесей, при этом выходной патрубок трубчатого реактора соединен транспортным трубопроводом с диспергатором, установленным аксиально в емкостном баке, соединенном патрубком пульпы с экстрактором и газоходом с узлом очистш отходящих газов от соединений фтора. Кроме того, в переток пульпы из емкостного бака форреактора заведен транспортный трубопровод пульпы внешнего рецикла. Форреактор снабжен также активатором перемешивания пульпы, выполненным в форме сопла Лаваля и установленным коак- сиально транспортному трубопроводу, соединяющему выходной патрубок трубчатого реактора и диспергатор, при этом, наименьшее сечение активатора и торцовой срез дис- пергатора совпадают, кроме того, установка дополнительно снабжена буферным баком, установленным между форреактором и экстрактором.

Применение компактного трубчатого реактора в качестве устройства для разбавления концентрированной серной кислоты или олеума позволяет смешивать реагенты в условиях интенсивного тепломассопере- носа, что ведет к эффективному использованию тепла гидратации на испарение воды. Это приводит к тому, что тепло, затраченное на испарение воды, не вносится в экстрактор, снижая, тем самым, нагрузку и энергозатраты на узел охлаждения пульпы из экстрактора, Комбинация форэкстрактора в виде емкостного бака и трубчатого реактора

позволяет использовать кинетическую энергию потока паросернокислотной эмульсии из трубчатого реактора на интенсивное перемешивание пульпы в форреакторе

Смешение пульпы из форреактора с внешним рециклом пульпы перед подачей в экстрактор позволяет снизить температуру и снять пересыщение в жидкой фазе пульпы по кальцию, что обеспечивает улучшению

0 процессов доразложения и кристаллизации в экстракторе. Применение форреактора предлагаемой конструкции позволяет интенсифицировать процесс вскрытия фосфатного сырья за счет изотермичных

5 условий, тонкого дозирования сернокислотного реагента (в паросернокислотной эмульсии из трубчатого реактора обьемное соотношение Н2304:Пар 1,50-100) и без- градиентности по ЗОз в пульпе форреакто0 ра, исключающей условия образования сульфатных корок на поверхности зерен фоссырья.

На чертеже изображена установка для получения экстракционной фосфорной кис5 лоты.

Установка включает трубчатый реактор 1 с патрубками подвода реагентов 17, 18 и 19 и вывода смеси реагентов 16, транспортный трубопровод 2, буферный бак 3, диспер0 гатор 4, активатор 5, переток пульпы 6, экстрактор 7, узел 8 охлаждения пульпы, циркуляционные насосы 9, 10, 20 пульпы, вакуум-фильтр 11, разделительные сосуды 12, баки 13 для фильтратов, газоход 14 для

5 отвода смеси пара и соединений фтора на абсорбцию, транспортный трубопровод 15 внешнего рецикла пульпы.

Установка работает следующим образом.

0 Серная кислота (93-98% ЗОз) или олеум (103-105% ЗОз) или олеум (103-105% ЗОз) подают в трубчатый реактор через патрубок 17 ввода, а через патрубок 18 вводят раствор разбавления в количестве, необходи5 мом для получения разбавленной серной кислоты (50-70% ЗОз). Смесь реагентов через патрубок 16 поступает в транспортный трубопровод 2, в процессе транспортирования за счет тепла гидратации образуется

0 паросернокислотная эмульсия (скорость транспортирования 20-70 м/с), которая диспергируется диспергатором 4, расположенным на конце транспортного трубопровода 2. Диспергированная ларо5 сернокислотная эмульсия (Т 105-110°С), истекая в активатор 5 перемешивания пульпы, инжектирует пульпу, вызывая активное вертикальное перемешивание в емкостном баке 3. Таким образом, кинетическая энергия потока паросернокислотной эмульсии

преобразуется в энергию вертикального перемешивания пульпы в форреакторе. В бак поступает гидрофосфатная суспензия (фос- сырье + растворы разбавления или вода) и дополнительная вода, равная количеству испаренной воды в форреакторе. Пар и соединения фтора по газоходу 14 отводятся на абсорбцию в узел очистки отходящих газов.

При необходимости осуществляют дополнительную циркуляцию пульпы в форреакторе посредством подачи ее насосом 20 в трубчатый реактор 1 через патрубок 19. Пульпу с частично расположенным фос- сырьем после обработки паров в форреакторе (15-20 мин) по перетоку пульпы 6 направляют в голову экстрактора, причем перед подачей в экстрактор 7 смешивают с циркулирующей частью (внешний рецикл) пульпы из экстрактора В зависимости от типа процесса (полу или ди гидратный) в экстракторе 7 поддерживают требуемый температурный и концентрационный режимы, а также величину отношения Т:Ж. Выдержанную в течение 5-8 ч пульпу из экстрактора 7 насосом 10 подают на вакуум- фильтр 11, часть пульпы при этом направляется на рециркуляцию по трубопроводу 15 в голову процесса. Фильтрация и промывка кека фосфогипса приводят к образованию газожидкостных смесей, которые разделяются в разделительных сосудах 12, фильтры направляют в баки 13 фильтратов, а газовая фаза поступает на очистку от соединений фтора. Часть первого фильтрата направляют на упарку, а оставшуюся часть первого фильтрата смешивают с вторым фильтратом с образованием раствора разбавления, часть которого подают в трубчатый реактор, а оставшуюся часть подают в узел смешения с фоссырьем, Избыток раствора разбавления может быть направлен также и в голову экстрактора.

Применение данной установки в промышленности позволит повысить производительность т/системы получения ЭФК на 8-12%, интенсифицировать процесс вскрытия фоссырья на 10-30%, снизить энергозатраты на охлаждение пульп на 20-50%.

5Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Установка для получения экстракционной фосфорной кислоты, содержащая экстрактор, узел дозировки и смешения фосфатного сырья с растворами разбавле0 ния, узел дозировки и разбавления серной кислоты или олеума, узлы охлаждения, фильтрации и рециркуляции пульпы и узлы очистки отходящих газов, отличающая- с я тем, что, с целью интенсификации про5 цесса, повышения производительности и снижения энергозатрат, она снабжена узлом предварительной обработки, выполненным в виде бака и размещенного над ним трубчатого реактора с цилиндриче0 ским корпусом, патрубками подвода и отвода реагентов, диспергатора, при этом выходной патрубок реактора соединен трубопроводом с диспергатором, установленным в баке аксиально ему, бак соеди5 нен трубопроводом перетока пульпы с экстрактором и газоходом с узлом очистки отходящих газов.

2.Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена трубопроводом, сое0 диняющим входной и выходной патрубки экстрактора и трубопровод перетока пульпы из бака.

3.Установка по п1,отличающаяся тем, что она снабжена активатором переме5 шивания пульпы, выполненным в форме сопла Лаваля и установленным аксиально транспортному трубопроводу, соединяющему выходной патрубок трубчатого реактора и диспергатор, при этом наименьшее

0 сечение активатора и торцевой срез диспергатора совпадают.

4.Установка по п.1,отличающийся тем, что между баком и экстрактором установлен буферный бак

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к оборудованию для производства экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) сернокислотным вскрытием фосфатного сырья. Цель - интенсификация процесса вскрытия фосфатного сырья, повышение производительности и снижение энергозатрат. Установка для получения ЭФК, включающая экстракто, узел дозировки и смешения фосфатного сырья с растворами разбавления серной кислоты или олеума, узлы охлаждения, фильтрации и рециркуляции пульпы и узлы сГчистки отходящих газов от соединений фтора, снабжена форреактором, выполненным в виде емкостного бака и трубчатого реактора, состоящего из цилиндрического корпуса, патрубков подвода и отвода реагентов и их смесей. При этом выходной патрубок реактора соединен транспортным трубопроводом с диспергатором, установленным аксиально в емкостном баке, соединенном перетоком пульпы с экстратором и газоходом с узлом очистки отходящих газов от соединений фтора. Изобретение позволяет повысить производительность т/системы получения ЭФК на 8-12%, интенсифицировать процесс вскрытия фоссырья на 10-30% и снизить энергозатраты на охлаждение пульпы. 2 з.п, ф-лы, 1 ил. С/ С