Интенсификация технологии производства экстракционной фосфорной кислоты разложением апатита и фосфорита растворами фосфорной и серной кислот

• Автор: Сахаров, Юрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 240 с. : ил.

Введение

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССОВ

РАЗЛОЖЕНИЯ ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ И КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ФОСФОГИПСА

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ОСНОВ АБСОРБЦИОННЫХ МЕТОДОВ УЛАВЛИВАНИЯ

ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ГАЗОВ И СПОСОБОВ ОБЖИГА ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ

1.1 Анализ известных закономерностей разложения фосфатного сырья и постановка задачи для дальнейшей интенсификации процессов разложения апатита и фосфорита

1.1.1 Сырье производства экстракционной фосфорной кислоты

1.1.2 Физико-химические основы получения экстракционной фосфорной кислоты

1.1.3 Анализ влияния примесей на процесс разложения апатита и фосфорита

1.1.4 Кинетика процесса разложения апатитов и фосфоритов

1.1.5 Обзор промышленных способов переработки фосфатного сырья в фосфорную кислоту

1.1.6 Описание экстракционного способа производства фосфорной кислоты
1.1.7 Анализ условий производства экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК)
1.1.8 Описание типовой технологии дигидратного способа получения экстракционной фосфорной кислоты
1.1.9 Анализ аппаратурно-технологических решений производства ЭФК. Основные тенденции развития аппаратурного оформления реакционного оборудования производства ЭФК
1.1.10 Описание процесса «Прайон»
1.1.11 Описание работы реактора фирмы "Галф-Дизайн"
1.1.12 Анализ проекта фирмы «Прайон»
1.2 Анализ запасов фтора в фосфатном сырье
1.2.1 Распределение фтора по фазам при производстве и концентрировании экстракционной фосфорной кислоты
1.2.2 Выделение фтора при переработке фосфогипса
1.2.3 Анализ физико-химических основ абсорбционных методов улавливания фторсодержащих газов
1.2.4 Физико-химические свойства систем, содержащих фтористый водород и четырехфтористый кремний
1.2.5 Абсорбционное улавливание фтористого водорода и четырехфтористого кремния различными поглотителями
1.2.6 Абсорбция безводного НБ
1.2.7 Абсорбция ОТ в присутствии паров воды
1.2.8 Абсорбция безводного Б1р
1.2.9 Абсорбция смеси НР и Б1р4 с парами воды
1.2.10 Аппаратурное оформление абсорбционных процессов
1.2.11 Распыливающие абсорберы
1.2.12 Насадочные абсорберы
1.2.13 Барботажные абсорберы
1.3 Анализ известных способов обжига
1.3.1 Механизм взаимодействия твердых фаз и их реакционная способность
1.3.2 Скорость взаимодействия твердых фаз
1.3.3 Средства и способы интенсификации обжига
1.3.4 Формы связи влаги с твердым веществом
1.3.5 Механизм сушки
1.3.6 Выбор способа и режима обжига
1.3.7 Термограммы
1.4 Выводы по литературной части:

ГЛАВА 2 МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ЭКТРАКЦИИ АБСОБЦИИ ФТОР И ХЛОРСОДЕРЖАЩИХ ГАЗОВ И ОБЖИГА ФОСФОРИТА ПРОИЗВОДСТВА ЭФК
2.1 Методика исследования процессов разложения фосфатного сырья и кристаллизации
фосфогипса
2.1.1 Описание экспериментальной установки
2.1.2 Методика проведения эксперимента
2.1.3 Методика совместного определения содержания фосфорной и серной кислот
2.2 Методика определения степени гидратированности кристаллов фосфогипса
2.3 Методика исследование закономерностей процесса очистки фторсодержащих отходящих газов процесса производства ЭФК
2.3.1 Методика эксперимента
2.4 Методика проведения эксперимента по кинетике процесса обжига фосфорита
2.5 Экспериментальная установка определения концентрации карбонатов
Глава 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ
ПРОЦЕССОВ ЭКСТРАКЦИИ ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ АБСОРБЦИИ ОТХОДЯЩИХ
ГАЗОВ И ОБЖИГА ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ
3.1 Исследования закономерностей процесса кристаллизации фосфогипса при разложении фосфатного сырья
3.1.1 Исследование влияния температуры
3.1.2 Исследование влияния концентрации фосфорной и серной кислот на форму и размер получаемых кристаллов фосфогипса при разложении смесевого фосфатного сырья из апатита и фосфорита
3.1.3 Влияние физико - химических условий на основные показатели процесса разложения фосфатного сырья
3.1.3.2 Экспериментальные исследования кинетики разложения апатита и фосфорита
3.1.3.3 Разработка способа интенсификации процесса разложения фосфатного сырья на основе раздельного дозирования в экстрактора фосфоритной муки и апатита
3.1.4 Выводы по разделу
3.2 Исследование зависимости эффективности процесса абсорбции НР от концентрации НБ на входе в абсорбер
3.2.1 Зависимость эффективности абсорбции НБ от объемной скорости газового потока
3.2.2 Исследования эффективности улова тумана ЦБ волокнистыми фильтрующими материалами
3.2.3 Исследование абсорбции хлористого водовода
3.2.4 Описание разработанной опьггно - промышленной установки абсорбции
фторсодержащих газов
3.2.7 Выводы по разделу
3.3 Экспериментальные исследования закономерностей обжига фосфорита
3.3.1 Исследование влияния температуры на процесс обжига фосфорита
3.3.2 Выводы по разделу
ГЛАВА 4 АНАЛИЗ ОПЫТНО ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ
4.1 Общие сведения о новой разработанной технологии
4.2 Характеристика производимой по новой технологии продукции
4.3 Режимы разработанного технологического процесса
4.4 Физико - химические основы разработанного технологического процесса
4.5 Описание разработанного технологического процесса
4.6 Описание процесса работы технологического процесса
4.7 Выводы по главе
5 Выводы по работе
6 Список литературы
Приложения
Приложение №
Данные для расчета и выбора основного промышленного технологического
оборудования
Приложение №
Материальный и тепловой баланс разработанной технологии
Приложение №
Характеристика сырья
Приложение №
Физико - химические и тепло физические свойства исходных, промежуточных,
побочных, готовых продуктов и отходов производства
Приложение №
Описание конструкции и описание работы форреактора
Приложение №
Расчет установки абсорбции фторсодержащих газов производства ЭФК
Приложение №
Приложение №

же из сборника промывного фильтрата (11) поступает второй фильтрат Ф2, полученный при промывке осадка третьим фильтратом ФЗ. Фильтрат ФЗ получается от промывки осадка фосфогипса суспензией (сборник 12), получаемой при регенерации фильтровальной ткани, свежей горячей (60—70°С) водой. Промытый фосфогипс сбрасывается с лотка в сборник, из которого удаляется в отвал. Содержание Р2О5 в фильтратах составляет: Ф1 - 28 - 32%, Ф2 -22-25%, ФЗ-5- 10%.
Использование для экстракции 93% серной кислоты позволяет улучшить водный баланс технологического процесса, создает возможность ввода большего количества воды для промывки гипса. При этом уменьшаются количество кислотных сточных вод, которые требуется обезвреживать и потери фосфорной кислоты с фосфогипсом, идущим в отвал.
Применение концентрированной серной кислоты не меняет содержания Р2О5 в продукционной фосфорной кислоте, однако, существенно возрастает (вследствие увеличения теплоты разбавления) количество теплоты, которое требуется отводить. При получении фосфорной кислоты в дигидратном режиме в газовую фазу переходит 3 - 5% фтора от его количества в фосфатах. Около 80% фтора переходит в продукционную фосфорнуюкислоту. 15 - 17 % - в фосфогипс. Концентрация в отводимых газах, в зависимости от способа охлаждения и производительности вентилятора, в пересчете на фтор составляет 0,2 - 2,5 г/м3 .Существующие системы абсорбции предназначены для очистки отходящих газов водой. При этом образуются слабые растворы Н281Рб, которые затем нейтрализуют или используют для отмывки фосфогипса.
Показатели процесса экстракции фосфорной кислоты из природного фосфата определяют по аналитическим данным. Технологический выход Р2О5, т. е. степень перехода Р205 из фосфатного сырья в фосфорную кислоту (Квых, %) составляет 95 - 96 % при переработке апатита и 71 - 94 % для фосфоритов. Он на 2 - 3 % ниже коэффициента извлечения Р205 в раствор (Кизвл, %).