CHEMICAL PLANT FOR THE PRODUCTION OF PHOSPHORIC ACID, EQUIPPED WITH A PHOSPHOGYPSUM REMOVAL SYSTEM
ХИМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ, ОСНАЩЕННАЯ СИСТЕМОЙ УДАЛЕНИЯ ФОСФОГИПСА

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к химической установке для производства фосфорной кислоты, которая оснащена системой удаления фосфогипса, получаемого в основном во время синтеза фосфорной кислоты. В конце синтеза осадок фосфогипса отделяют от фосфорной кислоты посредством фильтрации, затем удаляют из химической установки через систему удаления.
Уровень техники
Установка для производства фосфорной кислоты содержит реактор, в котором происходит синтез фосфорной кислоты. Получаемый в результате этого синтеза продукт реакции содержит извлекаемую фосфорную кислоту, а также осадок фосфогипса, который выделяют из продукта реакции при помощи фильтрации и собирают в соответствующее устройство сбора, как правило, бункер.
Фильтрация фосфогипса является известным процессом, часто применяемым в химической промышленности. Как правило, используют вращающийся горизонтальный фильтр с поворотными сетками. Такие фильтры описаны, в частности, в документах US 2004/0089599 и US 938378. Эти фильтры содержат фильтрующие элементы, расположенные таким образом, что образуют цилиндр, и выполнены с возможностью вращения вокруг оси цилиндра. После завершения фильтрации цилиндр переворачивают, и фильтрат, в данном случае осадок фосфогипса поступает в устройство сбора, расположенное под фильтром, например, такое как бункер.
После сбора фосфогипса в бункер его обычно удаляют из указанного бункера при помощи текучей среды-носителя, которой чаще всего является вода. Однако недостатком этого способа является значительное увлажнение фосфогипса, в результате чего он становится очень тяжелым и, следовательно, затрудняет удаление. Кроме того, в большинстве процессов использования фосфогипса необходимо, чтобы он был сухим. Способ удаления при помощи водяной струи значительно увеличивает время последующей сушки, что приводит к потере времени и к соответствующим финансовым потерям.
Для решения этой проблемы вместо водяной струи можно использовать механизированный шнек, расположенный на выходе бункера. Фосфогипс попадает в желобки шнека и затем удаляется при вращении последнего. Таким образом, удаление фосфогипса происходит «сухим способом», то есть без использования текучей среды-носителя и, в частности, без воды. Преимуществом этой шнековой системы является возможность контроля скорости удаления фосфогипса за счет регулирования скорости вращения шнека и его характеристик, таких как размеры его желобков.
Однако желобки шнека регулярно загрязняются и забиваются, значительно уменьшая скорость удаления. Это приводит к частым остановкам установки, а также к существенной потере времени и к повышению производственных затрат.
Кроме того, способ удаления фосфогипса при помощи шнека не позволяет контролировать долю или относительное количество удаляемого фосфогипса по отношению к первоначальному количеству фосфогипса, поступающего на вход бункера, поскольку весь фосфогипс на выходе бункера полностью удаляется через шнек.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение призвано устранить недостатки известных технических решений и предложить химическую установку для производства фосфорной кислоты, содержащую систему удаления фосфогипса, позволяющую контролировать часть, называемую также относительным количеством, удаляемого фосфогипса по отношению к первоначальному количеству фосфогипса, поступающего после фильтрации на вход устройства сбора фосфогипса.
Система удаления фосфогипса из химической установки предусматривает также удаление фосфогипса «сухим способом», то есть без использования текучей среды-носителя, например, такой как вода, которая является наиболее распространенной текучей средой-носителем. Удаляемый фосфогипс можно после этого легко использовать, и его физические и химические свойства не изменяются.
Таким образом, объектом изобретения является химическая установка для производства фосфорной кислоты, содержащая:
- реактор для производства фосфорной кислоты,
- устройство сбора фосфогипса, полученного после фильтрации производимой в реакторе фосфорной кислоты,
- систему удаления фосфогипса из устройства сбора,
в которой система удаления содержит лоток, вход которого находится внутри устройства сбора и который выполнен с возможностью сообщения с указанным устройством сбора, и заслонку, подвижную вокруг оси вращения, при этом указанная заслонка выполнена с возможностью открываться на заранее определенный угол, соответствующий заранее определенному сечению для прохождения части фосфогипса через вход лотка, и закрываться, чтобы препятствовать прохождению фосфогипса в лоток.
Фосфогипс удаляется из химической установки сухим способом. Удаляемую часть фосфогипса контролируют, в частности, за счет регулирования открывания заслонки, и любая потеря фосфогипса во время его удаления сводится к минимуму, благодаря расположению входа лотка внутри устройства сбора.
Согласно другим необязательным признакам химической установки для производства фосфорной кислоты, рассматриваемым отдельно или в их технических возможных комбинациях:
- угол открывания заслонки составляет от 0°, когда заслонка закрыта, и до 90°, предпочтительно до 75°, когда указанная заслонка открыта;
- заслонка приводится в движение по меньшей мере одним пневматическим или электрическим приводом;
- система удаления дополнительно содержит трубу, сообщающуюся с выходом лотка, и обеспечивает удаление фосфогипса из лотка;
- заслонка открывается внутрь устройства сбора фосфогипса. Это является преимуществом, когда сечение лотка превышает сечение трубы и когда заслонка выполнена с возможностью работать в лотке и имеет при этом размер, позволяющий ей перемещаться в лотке, но не в трубе;
- ось вращения заслонки расположена в лотке на выходе лотка, сообщающемся с трубой;
- химическая установка дополнительно содержит вторую систему удаления фосфогипса, которая обеспечивает удаление второй части фосфогипса, первоначально присутствующего на входе устройства сбора, при этом сумма двух частей соответствует количеству фосфогипса, первоначально присутствующему на входе устройства сбора.
Объектом изобретения является также способ удаления фосфогипса из устройства сбора фосфогипса в вышеупомянутой химической установке, содержащий этап открывания заслонки на заранее определенный угол для доступа к лотку и этап прохождения части фосфогипса из устройства сбора в лоток.
Согласно другому необязательному признаку, способ дополнительно содержит этап перемещения части фосфогипса из лотка в трубу, обеспечивающий удаление фосфогипса из лотка.
Краткое описание фигур
Другие преимущества и отличительные признаки изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве иллюстративного и не ограничительного примера со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:
фиг. 1 - общий вид сбоку системы удаления фосфогипса внутри химической установки для производства фосфорной кислоты в соответствии с изобретением;
фиг. 2 - вид в разрезе по оси А-А системы удаления, показанной на фиг. 1;
фиг. 3А - принципиальная схема системы удаления фосфогипса в соответствии с изобретением, в которой заслонка закрыта;
фиг. 3В - принципиальная схема, аналогичная фиг. 3А, в которой заслонка открыта наполовину;
фиг. 3С - принципиальная схема, аналогичная фиг. 3А и 3В, в которой заслонка открыта до своего максимума.
Подробное описание изобретения
Нижеследующее описание в основном относится к системе удаления фосфогипса из устройства сбора, расположенного внутри установки для производства фосфорной кислоты, а также к способу удаления фосфогипса из такого устройства сбора.
Для упрощения описания система и способ удаления фосфогипса в дальнейшем тексте представлены параллельно.
В частности, но не исключительно система удаления фосфогипса предусмотрена для объединения с другой системой удаления, обозначенной в дальнейшем тексте как дополнительная система, при этом на фиг. 1 и 2 показаны только ее форсунки для нагнетания текучей среды.
На входе химической установки поступающий фосфогипс F подвергается фильтрации при помощи соответствующего фильтрующего устройства, позволяющего отделять фосфогипс от фосфорной кислоты, полученной во время синтеза фосфорной кислоты.
Система удаления фосфогипса находится на выходе фильтрующего устройства. В частности, но не исключительно, она выполнена с возможностью удаления фосфогипса, предварительно отфильтрованного при помощи вращающегося горизонтального фильтра с поворотными сетками.
После фильтрации фосфогипс выгружают в устройство сбора, которое обычно является бункером, показанным на фиг. 1 и 2 как позиция 2. Количество фосфогипса, первоначально присутствующем на входе устройства сбора, или просто первоначальное количество фосфогипса, обозначено как Mi.
Затем часть первоначального количества фосфогипса или относительное количество удаляют через систему удаления (частичное удаление), тогда как остающуюся часть предпочтительно удаляют при помощи дополнительной системы, хорошо известной специалисту в данной области.
Часть фосфогипса определяют как соотношение между определенным количеством фосфогипса и первоначальным количеством Mi фосфогипса.
S
S
S
S
S
Система удаления позволяет контролировать, с одной стороны, количество M (например, по объему или по массе) фосфогипса, удаляемого сухим способом через указанную систему, и часть F, соответствующую количеству M удаленного фосфогипса, поделенному на первоначальное количество Miфосфогипса (F = M / Mi).
Н
H
Н
Н
Н
С другой стороны, она позволяет опосредованно контролировать количество М (по объему или по массе) фосфогипса, удаляемого влажным способом при помощи дополнительной системы, и часть F, соответствующую количеству M удаленного фосфогипса, поделенному на первоначальное количество Miфосфогипса (F = M / Mi), который чаще всего удаляют при помощи текучей среды-носителя.
S
Как показано на фиг. 1 и 2, система 1 удаления фосфогипса содержит лоток 3, вход 4 которого сообщается с бункером 2, для обеспечения прохождения части F фосфогипса из бункера 2 в лоток 3, когда в этом возникает необходимость.
Предпочтительно лоток 3 частично находится внутри бункера, чтобы избежать любой потери фосфогипса из системы удаления. В частности, вход 4 лотка предпочтительно находится внутри бункера 2 именно с этой целью.
Размеры лотка 3, а также его расположение относительно и, в случае необходимости, бункера 2 изнутри приспособлен для того, чтобы одновременно максимизировать удаление фосфогипса за пределы бункера через систему 1 удаления и чтобы свести к минимуму габариты той части лотка, которая находится в бункере.
В частности, когда фосфогипс фильтруют при помощи вращающегося горизонтального фильтра с поворотными сетками, вход 4 лотка 3 позволяет собирать часть фосфогипса, выгружаемого через сетки фильтра, и размеры лотка 3, а также его расположение относительно и, в случае необходимости, бункер 2 приспособлен для максимизирования потока фосфогипса, падающего с поворотной сетки и проходящего перпендикулярно через проходное сечение 13 лотка 3.
Система 1 удаления фосфогипса дополнительно содержит подвижную заслонку 6, выполненную с возможностью вращения вокруг оси 7, которая является по существу горизонтальной, то есть по существу параллельной основанию, на которое опирается химическая установка, содержащая систему удаления.
Предпочтительно заслонка 6 расположена вблизи входа 4 лотка 3. Согласно варианту выполнения, показанному на фиг. 2, ось 7 заслонки 6 расположена на входе 4 лотка и обеспечивает прохождение фосфогипса из бункера 2 в лоток 3.
Согласно другому варианту выполнения, показанному на фиг. 3А, 3В и 3С, ось 7 заслонки 6 расположена в лотке на выходе 5 лотка и обеспечивает одновременно прохождение фосфогипса из бункера 2 в лоток 3 и прохождение фосфогипса из лотка в трубу 11, находящуюся в продолжении лотка.
Заслонка 6 способствует или препятствует прохождению фосфогипса в лоток 3, соответственно открываясь или закрываясь посредством вращения вокруг оси 7. Кроме того, предпочтительно заслонка 6 открывается внутрь бункера 2 и находится в открытом положении внутри бункера.
Предпочтительно заслонка 6 имеет трапециевидную форму.
Как показано на фиг. 3А, 3В и 3С, угол открывания заслонки 6, обозначенный α, позволяет регулировать сечение 13 прохождения фосфогипса в лоток, затем в трубу 11 и, следовательно, контролировать часть фосфогипса, удаляемую через систему 1 удаления.
Таким образом, чем больше угол α открывания заслонки 6, тем больше сечение 13 прохождения фосфогипса через вход 4 лотка и тем больше часть фосфогипса, удаляемая через систему 1 удаления. С другой стороны, чем меньше угол α открывания заслонки 6, тем меньше сечение 13 прохождения фосфогипса через вход 4 лотка и тем меньше часть фосфогипса, удаляемая через систему 1 удаления.
Известны также другие величины, которые контролируют путем изменения угла открывания заслонки, например, такие как расход удаления фосфогипса (при непрерывной работе устройства фильтрации и системы удаления) через систему удаления.
Предпочтительно угол α открывания заслонки 6 составляет от 0°, когда указанная заслонка закрыта, и до 90°, еще предпочтительнее до 75°, когда заслонка открыта.
Предпочтительно заслонка 6 приводится в движение одним или несколькими пневматическими приводами 8, работа которых показана на фиг. 3А, 3В и 3С.
Один конец привода закреплен на трубе 11, которая сообщается с выходом 5 лотка 3, при этом указанная труба обеспечивает доставку сухого фосфогипса на ленточный конвейер 12.
Свободный конец привода 8 шарнирно соединен с плечом 9, которое, в свою очередь, шарнирно и предпочтительно неподвижно соединено с заслонкой 6. Когда заслонка закрыта, как показано на фиг. 3А, привод 8 сжат, и плечо 9 опущено. В этом случае фосфогипс не может проходить через лоток 3. Удлинение привода 8 приводит к подъему плеча 9, которое, в свою очередь, заставляет заслонку 6 открыться за счет ее поворота вокруг ее оси 7. Фосфогипс может проходить через лоток 3 и поступать в трубу 11.
1
2
Таким образом, заслонка частично открывается на угол α, соответствующий проходному сечению 13, показанному на фиг. 3В, и полностью открыта на угол α, соответствующий большему проходному сечению 13, показанному на фиг. 3С.
В альтернативном варианте заслонка 6 приводится в движение одним или несколькими электрическими приводами. Разумеется, заслонка 6 может приводиться в действие любым другим предусмотренным для этого средством.
Фосфогипс проходит через лоток 3 и затем из лотка в трубу 11, которая доставляет его на ленточный конвейер 12. Предпочтительно предусмотрены гибкие щитки 13 для обеспечения герметичности между выходом трубы 11 и ленточным конвейером 12. Последний обеспечивает перегрузку фосфогипса в определенную зону.
Следует уточнить, что лоток 3, заслонка 6 и труба 11 выполнены таким образом, чтобы обеспечивать оптимальную скорость перемещения фосфогипса без текучей среды-носителя. Кроме того, материалы этих трех элементов являются стойкими к коррозии и к истиранию под действием фосфогипса.
H
Оставшаяся часть F фосфогипса, не отобранная системой 1 удаления фосфогипса, собирается на дне бункера 2, затем удаляется из указанного бункера через дополнительную систему. Как было указано выше, обычно речь идет о применении водяной струи, нагнетаемой через предусмотренные для этого форсунки 10. Расход водяной струи контролируют при помощи вентилей в зависимости от расхода фосфогипса, чтобы свести к минимуму потребление воды и энергии.
S
H
Таким образом, на выходе химической установки отбирают сухую фракцию F фосфогипса через систему 1 удаления фосфогипса и влажную фракцию F фосфогипса - через дополнительную систему. Эти две фракции можно контролировать и регулировать при помощи угла α открывания заслонки 6, то есть можно адаптировать относительные количества фосфогипса, удаляемые через каждую систему удаления, по отношению к первоначальному количеству Mi отфильтрованного фосфогипса.
S
H
При этом определяют отношение сухой фракции к влажной фракции R = F / F.
Контроль отношения R позволяет лучше удовлетворять промышленные потребности после осуществления описанного способа.
Таким образом, заявленная система удаления фосфогипса позволяет удалять поток фосфогипса независимо от темпа работы устройства фильтрации, причем без ухудшения физических и химических свойств фосфогипса, в частности, степени влажности и содержания фосфорной кислоты, и без влияния на рабочие параметры устройства фильтрации.
Ссылки
- US 2004/0089599
- US 938378