Способ управления процессом получения термической фосфорной кислоты из фосфорсодержащих шламов Советский патент 1982 года по МПК C01B25/20 G05D27/00 

пропорциональна концент эации фосфора . в шламе.

Таким образом, измеряя проводимость фосфорсодержащего шлама можно определить текушую концентрашоо фосфора в 111ламе. Расход шлама задается исходя из следующих параметров,:производитель ность установки сжигания по фосфору l (2,5 т/ч или 3,5 т/ч) и плотность фосфорсодержащего шлама, которая зависит от концентрации фосфора в нем и заранее измерена.

Для удобства управления процессом получения термической фосфорной кислоты (T44) весь возможный диапазон концентрации фосфора в шламе (83-50%) разбит на ряд поддиапазонов, которые приведены в таблице.

Для каждого поддиапазона указано оптимальное значение количества шлама, которое соответствует нагрузке по фоофору 2,5 т/ч. Производительность установки по шламу устанавливается с учетом плотности шлама, которая может быть измерена непосредственно в процессе подачи фосфорсодержащего шлама на сжигание, одновременно с измерением электропроводности или -по заранее составленному тарировочному графику. Оптимальный расход воздуха выбирается в зависимости от температуры отходящего газа и концентрации фосфора. Be личина оптимального количества воздуха выбирается из следующих соображений: не достаточное количество воздуха в процессе сжигания шлама приводит к неполному окпслению фосфора- и, как следствие, к образованию низших форм окислов. Недоокисленные формы фосфора попадают в систему гидратации и снижают качество полученной кислоты. Чрезмерное количество воздуха приводит к понижению тем пературы в аппарате сжигания, вследствие 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 рабо- чей зоне, где происходит образование ., должна быть достаточной для завершения процесса. Как показал анализ работы установки это условие соблюдается при температуре отходящего газа 14ОО1480«С. 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, задатчиков 10 и 11 исполнительных механизмов 12, измерителя 13 температуры отходящего гйза, преобразователя 14, башни 15 гвдратации, сборника 16 кислоты. . Способ осуществляется следующим об-, 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- ма, подается в циклон от воздуходувки (не показан) через три сопла, тангенпиально расположенных в верхней зоне циклона Расход его регулируется регулятоом 4. В трубопроводе подачи шлама в пиклон установлены кольцевой кондуктометричео кий датчик 5 и измеритель 6 плотности. Сигнал, поступающий с датчиков 5 и 6, преобразуется в электрические сигналы, например напряжение, соответствующее текущему значению концентрации и плот- ности шлама. В вычислительном устройстве 9 выбирается сигнал, соответствующий величине расхода шлама, чтобы общая нагрузка по фосфору была постоянной. Допустим, что на установку схсигания шлама с номинальной провзводитепь- ностью 250О кг/ч (в пересчете на -чио тый фосфор) поступает шлам () из нижнего слоя цистерны. Электропроводимость шлама, измеренная датчиком 5ра& а 6,17 1О См, а на преобразовав еле 7, шкала которого отградуирована в единицах концентрации (% , зафиксировано значение 83%. R).. Сигнал с преобразователя 7 поступает на задатчик 10, который выдаёт регулятору 3 команду на поддержание расхода воды, соответствующее оптимальному количеству шлама в диапазоне ЗО8О кг/ч. Одновременно датчик 6 плотности измерил плотность шлама, которая . равна 1,71 г/см. Электрический сигнал, соответствующий измеренной плотности, поотупает от преобразователя 8 в вычислительное устройство 9,.где два элект. рических сигнала, соответствующие текушему значению плотности и номинальной нагрузке, перемножаются и в ре-зультате в регулятор 3 поступает сигнал соответствующий фактическому расходу шлама (2950 кг/м). Этот сигнал в блоке сравнения регулятора сравнивается с заданным (3080 кг/м) и так как cш нал дисбаланса превышает зону чуствительности усилителя, входящего в состав регулятора 4, на исполнительный меха : низм 12 поступит сигнал на увеличение расхода воды . С блока преобразования 7 на задатчшс 11 поступает сигнал на уста ку коэффициента избытка воздуха oL 1,5 (с учетом, что температура отходящего газа должна быть 1460°С), что соответ ствует расходу воздуха 16100 . Регулятор 4 поддерживает заданный раоход воздуха. В процессе переработки шлама в топк происходит окисление содержащегося в щламе фосфора, испарение воды и плавле ние минеральных веществ, содержащихся в шламе. В результате окисления фосфора образуются пары фосфорного ангидрида, которые вместе с избыточным воздухом, азотом и парами воды выводятся из циклона в сепаратор. Далее по газоходу гйзы вводятся в систему гидратации, куда поотупает циркуляционная 42%-ная фосфорная кислота и добавляется вода. В газоходе установлен тимеритель 13 температуры отходящих из аппарата сжигания газов. Обычно расход циркуляционной кислоты, подаваемой на гидратацию, изменяют в зависимости от температуры. Однако, уч№тывая, что согласно способу управления температура отходящего газа практически постоянна, то и расход кислоты можно за ..дать.-постоянным : и не регулировать. Для страховки температура отходящ&го газа может быть использована в качестве сигнала обратной связи, т. е. в случае некоторого отклонения температур. 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 oL 1,4 оптимальный расход шлама 3455 кг/ч (четвертый диапазон), а раоход воздуха 15050 нм /ч. Плотность шлама р l,j66 г/см . При этом образуется 5725 кг/ч фосфорного ангидрида и 24О кг/ч шлама. Температура на выходе из циклонной камеры сжигания 140О1450 С. Готовый поток направляют для гид- ратированил и абсорбции фосфорного ангидрида в башню гидратации, орошаемую циркуляционной фосфорной кислотой, и получают 75% . При этом в цикл циркуляции добавляют 5825 кг/ч воды и отводят 790О кг/ч кислоты (в пересч&тё на 1ОО% НзРО4). Газ поступает в электрофшштр на очистку. Сравнение данных основных показателей процесса показывает, что по известному способу управления температура отходящего газа изменяется от 12ОО до , .а по предлагаемому в предепах 14ОО-1480 0. Содержание недоокисленной формы в продукционной кислоте колеблется в широких пределах от 0,38 до 2% и более,.